JP2545508C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、データ処理装置が複数の加入者と、メッセージを転送するために前
記加入者を相互接続する1つのバス線路とを含んでいる、車両に対するデータ処
理装置の作動方法および車両に対する制御システム用のデータ処理装置に関する
。
従来の技術
ここ数年の間に車両の機能は電子制御によって著しく改良された。デジタルな
エンジンエレクトロニクスによって、例えば燃料消費量を低下させかつ有害物質
の排出を低減することができた。ロック防止装置によって全制動の際の制動距離
が短縮され、その際同時に車両の操縦性は維持される。
別の機能改善は車両に対して、将来において殊に、制御機能がもはや個々にそ
れ自体でのみ動作するのではなく、相互に組み合わせることによって実現するこ
とができる。電子的に制御される自動変速機の切換過程は例えば、切換の瞬間に
おいてエンジントルクが電子エンジン制御部への相応の作用によって短期間低減
されるようにすれば、クラッチライニングの摩耗は僅かでしかも感知できる衝撃
なしに実現される。
このために、電子変速機制御部に対する計算機が正しい時期に精確に相応のデ
ータを、電子エンジン制御部に対する計算機に転送することが必要である。今日
までこのことは一連の個別信号線によって実現された。
しかしこの形式の信号線の数は、規模の比較的大きいシステムにあっては著し
く大きくなる。したがってこの場合車両内に装備されている計算機間の高速のデ
ータ転送が必要であり、その際計算機は制御装置−コネクタにおいて僅かな接続
端子しか必要とせずかつ計算機において情報はコーディングされた形態において
転送される。
この目的のために従来はマイクロプロセッサ、ミニ計算機および周辺機器の結
合のためのローカル回路網が制御部において、しかし殊に通信技術の用途におい
て開発された。それ故に公知技術としてマイクロ計算機の結合に対する多数の種
々異なった伝送プロトコルがある。それには例えばDDB[1]、IIC[2]
、MUART[3]、CSMA[4]、SDLC[4]、およびHDLC[4]
がある。
[1]VALVO、DDBスペシフィケイション(DDB specification)
[2]VALVO、テヒニッシェ・インフォルマティオーネン・フュア・デイ
・インドゥストリエ 811215(Technische Informationen fuer die Indu
strie 811215)
[3]INTEL、マイクロプロセッサ・アンド・ペリフェラール・ハンドブ
ック、1983(Microprocessor and Peripheral Handbook)
[4]A.Tannenbaum、コンピュータ・ネットワークス、プレンタイス/ホー
ル・インターナショナル、1981(Computer Networks,Prentice/Hall Inte
rnational,1981)
発明が解決しようとする問題点
上記のプロトコルにおいて車両における制御装置−結合の要請は不十分にしか
考慮されていない。
1.通信および計算機技術において特別な大きなデータパケットが伝送されるが
、車両におけるデータパケットの典型的な長さは短い。車両において制御機器、
センサおよび調節器の間に有利には測定値、計算アルゴリズムの中間結果および
信号が時間的に同期をとって交換される。この用途に適している伝送プロトコル
の開発は必然的に別の結果を来たす。
2.車両における制御部は、実時間条件において動作し、すなわち計算動作およ
び制御作用は、所定の時間間隔内に、プロセスとのステップを保持しつつ行なわ
れなければならない。このことからローカル回路網に対して、伝送線を短い潜在
時間(典型的には200μs)後、重要なメッセージのためて空けておいて、長
くなりすぎる遅延を回避しなければならないという要求が生じる。
これに対して規格化されたEthernet−プロトコルでは10MHzという高い伝
送速度にも拘わらず、唯一のメッセージの伝送のみに少なくとも580μsの持
続時間がかかる。この時間の経過後にようやく、バスは別のメッセージの伝送の
ために空き状態になる。それから複数のバス加入者が同時に伝送を開始するので
、回路網において複数のメッセージの衝突を来たす。アクセスの衝突は、まずす
べての送信機がアクセスを一たん撤回しかつ統計学的な待ち時間の後漸く新たに
伝送を開始することによって、解消される。しかしこの措置によって、再び繰り
返されるバスアクセスの衝突を排除することはできない。これにより車両の制御
において必要であるように厳しい時間条件の信頼できる厳守は不可能になる。
3.自動車は、ユーザの要望に応じて、種々異なった広範な装備が取り付けら
れる。したがってローカル回路網の配置構成およびその加入者の数は、簡単な方
法において変更可能でなければならない。殊に、回路網に既に接続されている計
算機が、計算機によって実施される機能が何ら変更がないとき、変更されなかっ
たプログラムによって動作することができることが重要である。伝送系は、制御
機器間の既存の、機能接続以上に、バスプロトコルによって規定される、別の依
存性が何ら導入される必要がないように構成されていなければならない。この要
求は、公知のインターフェイスーモジュールのいづれにおいても満たされていな
い。
例えばDDBにおいてはいづれのメッセージにも送信機および受信機アドレス
が指定される。既にバスに伝送されたデータを必要とする別の回路網−加入者が
付加接続されると、相応の、既に存在している加入者において新しいアドレスが
補充されなければならない。付加的に、別の加入者に既に伝送されたデータは再
び新しい加入者にも送信されなければならない。論理構成によって必要でないに
も拘わらず、多数のプログラム変形例が得られる。
4.数多くの公知の回路網(例えばIntelマイクロプロセッサ8044、HDL
C/SDLC−プロトコルに基いて)、いわゆるマスタ/スレーブ原理にしたが
って動作する。すなわち加入者の1つだけ(マスタ)しか、ある時点においてバ
スアクセスに対する権利を有していない。これによりそうでない場合には必要で
ある裁定が回避される。
一般にマスタ−特性は順番にすべてのバス−加入者に回ってくる。しかし車両
に適用した場合この形式の方法は不都合である。すなわち加入者は、丁度送信権
利を有しているときにしか送信することができない。これにより優先度の高いメ
ッセージが伝送されるまで、場合によっては許容されない程長い待ち時間がスフ
レーブの状態において生じることがある。
5.マスタ/スレーブ構想は、車両において周知のように考慮しなければならな
い電磁障害においても不都合である。その際例えば、送信権利は障害により消失
するかまたは誤って別の加入者が同時に送信権利を得ることがある。
確かにこの種の障害例を克服することは原理的には可能であるが、多くの時間
(バス故障時間、CPU−計算時間)およびコスト(ハードウエア/ソフト
ウエア)を必要とし、このために実時間処理の点を考えると一制御機器の要求に
応ずることができない。
6.数多くの公知の回路網における問題点は、イベントの同期のことである。例
えばメッセージを2つまたはそれ以上の複数の加入者に伝送することによって同
時にアクションをトリガしようとするとき、メッセージはともあれ精確に同じ瞬
間に受信されなければならない。そうでない場合に通例である、メッセージを個
別受信機に順番に伝送する場合(2地点間接続)、有効なメッセージの受信の同
時性は原理的に実現され得ない。
7.車両における回路網においては同じメッセージを種々異なった受信機に送信
すべきであることが多い。応答要求されたすべての加入者が同時に受信すればこ
のような場合回路網の占有状況は著しく低減されることになる。しかしこの処置
は、公知のインターフェイス−モジュールによっては講ぜられない。
8.車両における回路網は、著しく強く障害を受ける環境において動作する。し
たがって、伝送エラーの見逃しを低減するために、性能のよいエラー検出部が必
要であり、その結果必要の場合には伝送を繰り返すことができる。各桁の和のビ
ットの付加的な伝送のような簡単なアルゴリズムは、個別エラーしか検出せずか
つ車両において優勢である束状に現われる混合障害(Bueschelstoerungen)では
不十分である。
今日公知のプロトコルのうち比較的コスト高のものでさえ、ユーザレベルにお
ける付加的な安全プログラム(例えば多重伝送)なしに、車両における申し分の
ない伝送安全性を保証することはできない。したがってHDLC−プロトコルに
おいては個別ビット−エラーでさえ、16ビット長のCRC検査によって安全保
証されるにも拘わらず、検出不能な、メッセージの誤った変化を来たすことがあ
る。
9.エラーがあった場合の繰り返しを行なうことができるようにするために、送
信機はすべての受信機からメッセージの正しい受信に関する応答を受けなければ
ならない。6.および7.において、メッセージを同時に複数の加入者によって
受信することができるようにすると大変有利であることが述べられた。しかしこ
の場合返答は、公知のプロトコルにおけるように、個別の、連続する
メッセージまたは部分メッセージにおいて行なうことは許されない。応答要求さ
れたバス−加入者によりデータを終始一貫して同時に処理することはこの場合保
証されない。
10.車両における障害は局地的にしか作用しないことが多い。電磁波の有限の伝
播速度に基いて例えば、受信機の一部のみが所定の時間間隔においてバスにおい
て誤って変化されたレベルを検出するということが起こり得る。したがって複数
の加入者によって1つのメッセージが同時に受信される場合、受信機の一部が有
効なメッセージを受信し、別の一部が誤って変化したメッセージを受信すること
が起こり得る。このために、この種の障害時にあって若干の加入者がメッセージ
を既に処理し、したがってすべてのバス−加入者の同期がもはや実現できなくな
ることは許されない。
11.ローカル回路網に接続されている加入者は、丁度伝送されたメッセージを受
信しようとするかまたはそうでないのかどうかを判定しなければならない。実時
間という課題による計算機の著しい負荷に基いて、この判定は必ずハードウエア
毎に行なわれなければならない。マイクロコンピュータに対する今日まで公知の
インターフェイス−モジュールは、独自の加入者アドレスに基いてしかこの選択
判定を行なわない。
6.および7.において既に挙げられた、このような処置の欠点の他に、計算
機は更に、メッセージの整理および内容に依存した記憶によって著しく負荷され
る。それから計算機は、インターフェイス−モジュールが受信されたデータを直
ちに内容に依存して配属されたメモリセルに格納したときようやく効果的に負荷
を軽減される。
12.車両において伝送すべきデータをコーディングするために、用途に依存して
種々異なった数のビットが使用される。しかしデータの長さに無関係に、これら
データがインターフェイス−モジュールおよび接続されている計算機によって常
に終始一貫して処理されることが保証されなければならない。例えばデータの内
容に関連した記憶がデータの長さに応じて、複数の段階において行なわれるとす
れば、計算機アクセスおよび伝送の一時的な重畳の際、同じ意味(識別符号)の
古いデータおよび新しいデータが許容されない程度に交り合うこ
とがないように保証されなければならない。
例えば回転数は2つのバイトにおいてコーディングされて伝送されかつインタ
ーフェイス−モジュールによって2つの記憶セルに格納される。その際計算機が
気付かずに先行の伝送の第1バイトおよび実際の伝送の第2バイトを読み出しお
よび有効でない回転数−情報を組合わせてしまうことが生じてはならない。
13.ローカル回路網に、送信および受信回路が接続されている。回路網の故障の
確率は周知のように、これら回路の数にともなって上昇する。したがって個別加
入者の故障があっても回路網全体がしゃ断されることがないように防止策が施さ
れなければならない。
14.空間的に分布されている複数の制御機器の導電結合により、例えば補償電流
によって制御機器の機能が妨げられる場合が多い。
車両における局所回路網に対する伝送プロトコルは、高価な光導波体のみなら
ず、銅製の導体を使用した場合でも導電的な減結合を実現できるように構成され
なければならない。
15.車両の用途において、変更データは迅速にも緩慢にも伝送されなければなら
ない。迅速に変更するデータの情報内容が、受信されるときもはや実際のデータ
でなくなることを妨げるために、これらデータは有利には別のデータの前に伝送
されなければならない。したがってバスアクセス、送信機における伝送要求の処
理および受信されたデータの、優先度に応じた処理は順序だてて行なわれなけれ
ばならない。優先度は、個別メッセージに個々に対応付けすることができる。
例えばエンジン温度の伝送のための要求が既に行なわれたが、伝送自体はまだ
生起していないとき、伝送のために後から申し込まれた、一層高い順位の負荷信
号の優先処理が保証されなければならない。公知のインターフェイスでは、処理
の順序は計算機のみがプログラム毎に決定することができる。この優先処置は、
実時間用には車両に使用されるマイクロ計算機においては不可能である。という
のは計算時間負荷は、伝送すべきメッセージの高い伝送速度を考えれば許容し得
ないものになるからである。
問題点を解決するための手段および発明の効果
これに対して特許請求の範囲第1項の要件に記載の特徴を有する本発明の方法
は、これまで説明してきた公知技術に比べて次のような利点を有する。すなわち
車両における制御機器間結合についての特別な要求を有する自動車に組込まれた
計算機間の迅速かつ確実なデータ伝送が可能になる。
このことは、前記加入者のいずれからも前記バス線路にメッセージが伝送され
るようにし、各メッセージは識別子およびACKフィールドを含んでおり、該識
別子を用いてメッセージを内容および優先度に関して識別することができ、前記
識別子が、バスアクセス期間に非破壊的なビット毎の裁定に対する優先度を表す
ようにし、かつ前記加入者の残りの加入者の各加入者が前記バス線路から直接前
記メッセージを受信しかつ各加入者が前記メッセージを、該メッセージが誤りな
く受信されたかどうかかつ加入者が当該メッセージを更に処理すべきであるかど
うかを決定するために前記メッセージを評価し、かつ前記メッセージが誤りなし
に受信されたときには前記残りの加入者の各加入者は前記バス線路に前記ACK
フィールドにおいて第1の優性ビットおよび第2の劣性ビットを伝送するように
することによって実現される。
有利な実施例によれば、識別子はアドレス、データ、センサ信号、最終的な調
整量、中間結果、同期に対する命令、アクションのトリガ命令、回転数、回転数
勾配、エンジン温度、駆動エンジンの負荷、例えばロック防止装置またはすべり
防止装置からの命令データのような内容を特徴付ける。
特許請求の範囲第5項に記載の2番目の方法によれば、データ処理装置が複数
の加入者と、メッセージを転送するために前記加入者を相互接続する1つのバス
線路とを含んでいる、車両に対するデータ処理装置の作動方法において、前記加
入者のいずれかが前記共通のバス線路にメッセージを伝送するようにし、各メッ
セージは識別子を含んでおり、該識別子を用いてメッセージを内容および優先度
に関して識別することができ、その際前記加入者はそれぞれ各加入者によって形
成されかつ管理されている識別子のリストを有しており、該リストは前記バス線
路におけるメッセージの優先度に無関係に内部処理優先度を指定し、かつ該内部
処理優先度がいずれの時点においても当該加入者に伝送され
るよう準備されるメッセージのシーケンスを決定するようにし、かつ前記加入者
のそれぞれが、前記共通のバス線路に接続されている前記加入者のいずれかによ
って送出されたメッセージすべてを同時に受信しかつ評価するようにし、前記加
入者の各加入者が前記識別子のリストに整合している識別子を含んでいるメッセ
ージのみを受信しかつ更に処理するようにする。
この方法は、冒頭で説明した公知技術に比べて、車両における制御機器間の結
合について特別な要求を有する、車両内に組み込まれた計算機間の迅速かつ確実
なデータ伝送が可能であるという利点を有する。
また、特許請求の範囲第6項に記載の3番目の方法によれば、データ処理装置
が複数の加入者と、メッセージを伝送するために前記加入者を相互接続する1つ
のバス線路とを含んでおり、前記メッセージはそれぞれ、フレーム開始ビットと
、識別子および制御フィールドから成るヘッド部と、データフィールドとしての
データ部と、CRCシーケンスおよびCRC区切り文字を含んでいるCRCフィ
ールドとを有する、車両に対するデータ処理装置の作動方法において、前記バス
線路に前記フレーム開始ビットを伝送し、前記識別子を、前記データフィールド
において伝送されるデータの形式を表わす名前と前記バス線路に対するアクセス
可能性を決定するための優先度として構成し、前記メッセージの前記ヘッド部に
おいて固定された優先度による前記バス線路に対する使用許可を、各送信機が前
記バス線路に伝送するビットレベルと前記送信機が前記バスにおいて実際に検出
するビットレベルとをビットレベルに基づいて比較することによって決定し、前
記ビットレベルが同一でなければ前記バス線路上の情報を破壊することなく前記
メッセージの伝送を中止しかつ前記ヘッド部が最上位の優先度を有しているなら
ば前記伝送を完了し、その際前記データフィールドの後に伝送される前記CRC
フィールドは、前記フレーム開始ビットと、データフィールドと、CRCフィー
ルドとを保護し、かつ該CRCフィールドにおいて前記フレーム開始ビットと反
対のビットレベルであるCRC区切り文字を伝送する。
このようなビットレベルに基づいた裁定メカニズムによって、2つのまたはそ
れより多くのバス加入者が同時にメッセージを送信しようとするときの衝突
が回避される。
裁定の期間中おのおのの送信機は、送信機自体がバスに書込むビットレベルを
、送信機が実際にバスにおいて走査するビットレベルと比較する。送信機自体に
よって送信されるバスレベルが存在しないすべての送信機は、それ以上1つのビ
ットも送信することなしに伝送を中止しなければならない。この取り決めによっ
て裁定過程はバス上のいずれの情報も破壊されることなしに、経過することがで
きる。メッセージが最上位の優先度を有する識別子を有している送信機がバスア
クセス権利をかちとる。その送信機は始められたメッセージを終わりまで伝送す
る。
実施例
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
第1表は、選択された伝送媒体に依存して可能なバストポロジー(バス回線形
態)、結合形式および線路形式を示す。
伝送形式:時分割多重
ベースバンド伝送
アクセス形式:マルチマスタ原理
限定的なバス割当て
空間的な拡がり:伝送速度に依存する
上述のバスシステムは、伝送媒体において、優性ないし劣性の特性を有する2
つの状態が可能であるようにするとき、精確に実現することができる。
これに対する例は次の通りである:
インピーダンスに対する例:
スイッチ 閉/開
トランジスタ 導通/非導通
エネルギーに対する例:
電圧が加わっている/電圧が加わっていない
光あり/光なし
第1図は、線状のバスシステムとして構成されている実施例を示す。このシス
テムは、連続して通っているバス線路(心線対または光導波体)および個別加入
者に通じている接続線路から成る。
第2図は、バス線路に対して導電結合が行なわれている実施例を示す。ドライ
バは制御可能なスイッチであり、トランジスタ(オープンコレクタ結合)によっ
て実現されている。バス線路として2線式線路または同軸ケーブルが使用される
。制御は非対称に行なわれる。バス線路の終端には、抵抗を介して給電電圧が印
加される。少なくとも1つのドライバトランジスタが導通しているとき、優性な
バス状態が生じる。
第3図は、送信ドライバとして、同時に導通ないし遮断制御される2つの相補
的なドライバトランジスタが使用される実施例を示す。これにより線路は対
称形に制御される。この配置構成の利点は、障害に比較的強いことおよびスプリ
アス放射の可能性が比較的低いことである。
この実施例においてはバス線路は個別加入者と導電接続されている。これによ
り電気的ないし電磁的に障害のある環境において、加入者が別の線路(例えば給
電線)を介して誤って結合されてしまうという問題が生じることがある。
第4図は、導電的に分離するためにトランスが使用される実施例を示す。直流
成分除去は、バイフェーズ・コーディングによって行ない得る。劣性の状態は、
すべてのトランスの、そのドライバからのデカップリングによって実現される(
ドライバは高抵抗に切換られる)。優性の状態は、正または負のパルスが、トラ
ンスの少なくとも1つに接続形成されることによって実現される。パルス極性の
同期化は、スタートビット極性の決定に関して行なわれる。
導電的に分離された結合が行なわれる別の実施例は、光結合器の使用によって
実現することができる。このことは、オープン・コレクタ出力側を有する光結合
器の使用によって特に簡単になる。
第5図は、光導波体を有する実施例に対する例として、中央の光結合器を有す
る星形のシステムを示す。結合は受動的または電気−光変換器によって実現する
ことができる。
優性のバス状態:少なくとも1つの送信ダイオードが発光している。
劣性のバス状態:すべての送信ダイオードは発光していない。
第6図は、光導波体を有する実施例として線状のバスシステムが図示されてい
る。接続線路は、中央のバス線路と、光の入力および出力結合のために、コスト
のかかる受動的または電気−光変換器を必要としないように結合されている。例
えば中央バス線路および接続線路は溶着されている。
優性の状態:少なくとも1つの送信ダイオードが発光している。
劣性の状態:すべての送信ダイオードが発光していない。
1) 伝送プロトコル
メッセージは、次のビットフィールドから成っている。フレームのスタート、
識別子、制御フィールド、データフィールド、CRCフィールド、ACKフィー
ルド、フレームの終りおよび休止期間である(第7図参照)。
注意:
本明細書において、ハイおよびロウという概念は論理レベルの意味において使
用される。
ハイがその作用についてバスにおいて劣性であれば、一方でロウが優性である
。結果的に、複数のバス加入者のうち少なくとも1つがロウを送信する限り、す
べてのバス加入者によってロウが受信される。フレームのスタート
は、メッセージの始めをマーキングしかつ唯一のロウビットから成る。
バス加入者は、状態バスアイドル(3)参照)の状態において、すなわちバス
が空いているときにしか、メッセージの伝送を始めることが許されない。すべて
の受信機は、フレームのスタートによって惹き起こされる、先頭に位置する縁に
基いて同期をとられる。識別子
は、名前および優先度の意味においてデータフィールドの内容を特徴付ける。
識別子は、複数のバス加入者から唯一の受信機を決めるアドレスの意味を必ず
しも有していない。正しく受信されたメッセージがバス加入者によって引続き処
理されるか否かは専ら、バス加入者おのおのの受入れフィルタ(段落5)1.1.
3を参照)によって決められる。したがって送信機の観点からは、2地点間伝送
と複数またはすべてのバス加入者の同時の応答との間に何らの差異がない。
複数の送信機の同時のバスアクセスの際、裁定時相の期間中優先度に基いてど
の送信機がメッセージの引続く伝送のための権利を得るかが決められる(段落2
)参照)。
この実施例において識別子は8ビット長である。(IFL=IDENTIFI
ER−FIELD−LENGTH=8)制御フィールド
(第8図)
は、ビットフイールド遠隔伝送要求、データバイトコードおよび将来の拡長に対
して予約されたビットを含んでいる。
遠隔伝送要求は、相応のメッセージによって、データが伝送されるべきであ
るか要求されるべきであるかを指示する。データバイトコードは、データフィー
ルドの長さに関する情報を含んでいる。
この実施例において制御フィールドは8ビット長である。
(CFL=CONTROL−FIELD−LENGTH=8)データフィールド
は、その意味が識別子によって固定されている伝送すべき情報を含んでいる。こ
のフィールドの長さ(データ−バイト−カウント)は可変でありかつ例えば1,
2,4または8バイトとすることができる。
DATA−BYTE−COUNT=2**DATA−BYTE−CODE
DFL=DATA−FIELD−LENGTH=8*DATA−BYTE−C
OUNTCRCフィールド
(第9図)
このビットフィールドは、生成多項式を用いて発生される制御語(CRCシー
ケンス)を含んでおり、CRC区切り文字によって終結される(第9図)。
生成多項式は、同じ数の制御ビットを有する長いメッセージの安全性の場合よ
り高いハミング距離が実現されるように、小さなメッセージ長さ(120の安全
確保すべきビットより小さい)に対して選択されている。
本実施例においてCRC−シーケンスは15ビット長である。
(CRCL=CRC−SEQUENCE−LENGTH=15)
この制御語によって、次のフィールド、すなわちフレームのスタート、識別子
、制御フィールド、データフィールドおよびCRCシーケンス(CRC区切り文
字を除く)が安全確保される。CRC区切り文字 CRC区切り文字は、ハイビットから成り、CRC制御語に続きかつCRCフ
ィールドを終結する。
巡回コードは、全体のコード語(安全確保すべきビットおよび安全ビット)の
巡回的なずれに原因にあるようなエラーをカバーすることはできない。すなわち
巡回的なずれは再び有効なコード語を生じる。
しかし定義によればロウであるフレームのスタートのビットがコード語中に
含まれれば、コード語のその都度のローテーションは、CRCフィールドがハイ
によって終結していないことにより検出することができる。ACK−フィールド
すべての受信機は、送信機に正しいメッセージの受信を、それらがこの時間間
隔内に第1ビットとしてロウビットを伝送することによって通報する。第2ビッ
トとしてハイ(ACK区切り文字)が伝送される。送信機はこの形式および方法
においてバス加入者の少なくとも1つがメッセージを誤りなく受信したかどうか
を検出することができる。
エラーの伴ったメッセージを受信したすべてのバス加入者は、そのことをエラ
ーフラグを用いて通報する。
送信機は、そのメッセージの正しい受信に対する確認を少なくとも1つの受信
機からも得られなければ、送信機自らエラー通報を送出する。フレームの終り
は、ハイビットの間断のない列から成りかつおのおののメッセージの終りに位置
している。
フレームの終りの長さは、次のように選択することができる。すなわち長さ情
報の誤った伝送に基いてこの個所においてデータを期待しているすべての受信機
が、フレームの終りの最後から2番目のビットにおいて既にスタッフエラーを検
出するようにである(コーディング参照)。このようにして先行の伝送エラーに
無関係に、おのおのバス加入者はメッセージの終りを検出することができる。
送信機が、フレームの終りの期間中少なくとも1つのロウビット(例えばエラ
ーフラグのビット)をバス上にて走査すると、このことは最後に動作状態にあっ
た送信機によってそこから伝送されたメッセージに対する応答と認められる。こ
れによりエラー状態が、メッセージの最後から2番目のビットの伝送によってよ
うやく、受信機の1つによって検出されたときでも、エラー通報の一義的な対応
が成立つ。
この実施例においてフレームの終りは7ビット長である。
(EOFL=END−OF−FLAME−LENGTH=7)
休止期間
は、ハイビットの間断のない列から成る。この時間においてはいづれのバス加入
者も新しいメッセージの伝送を始めることは許されない。
休止期間の期間中おのおのの受信機は、エラーフラグの送信により過負荷(誤
った受信準備)を通報する可能性を有するので、その結果次のメッセージの送信
は、すべての受信機が再び準備状態になるまで遅延される。
休止期間内に生じるエラー通報は、別のビットエラーにおいて生じるエラー通
報と同じように処理される。しかし相応の送信機による先行のメッセージの繰返
しは行なわれない。
この実施例において休止期間は3ビット長である。
(IML=INTERMISSION−LENGTH=3)バスアイドル
バスは、休止期間の経過後引続いてハイレベルを導くとき、空き状態にある。
状態バスアイドルは、任意の持続時間であってよい。ロウビットの受信は、フレ
ームのスタートと解釈される。
エラー通報は、次のビットフィールド、すなわちエラーフラグおよびエラー区
切り文字から成る(第10図参照)。エラーフラグ
は、ロウビットの間断のない列から成る。
列の長さは、それによって、フレームのスタートからCRC区切り文字に至る
までのすべてのビットフィールドに適用される“ビットスタッフィング”の法則
が破られるように決めることができる。別のバス加入者は、加入者自体がエラー
メッセージを送信することによってそれに応答する。
この実施例においてエラーフラグは6ビット長である。
(EFL=ERROR−FLAG−LENGTH=6)エラー区切り文字
おのおののエラー通報は、ハイビットの間断のない列によって終結される。
エラー区切り文字の送信過程は、すべての他の加入者もエラーフラグの伝送を
完了した後(バスにおけるハイ伝送後のロウ)、始まる。
この実施例においてエラー区切り文字は7ビット長である。
(EDL=ERROR−DELIMITER−LENGTH=7)
2) バス組織編成
バス交換の組織編成は、次の5つの規則に基いている:
(1) バスアクセス
バス加入者は、状態バスアイドルにおいてのみメッセージの伝送をスタートす
ることが許される。
すべての受信機は、フレームのスタートの先頭を成す側縁に基いて同期しなけ
ればならない。
(2) 裁定
2つまたは複数のバス加入者が同時に伝送を開始するとすれば、アクセスの衝
突は裁定メカニズムによってビットレベルにおいて解決される。
裁定の期間中おのおのの送信機は、送信機自体がバスに書込むビットレベルを
、送信機が実際にバスにおいて走査するビットレベルと比較する。送信機自体に
よって送信されるバスレベルが存在しないすべての送信機は、それ以上1つのビ
ットも送信することなしに伝送を中止しなければならない。この取り決めによっ
て裁定過程はバス上のいづれの情報も破壊されることなしに、経過することがで
きる。メッセージが最上位の優先度を有する識別子を有している送信機がバスア
クセス権利をかちとる。その送信機は始められたメッセージを終りまで伝送する
。
(3) コーディング
メッセージのセグメントであるフィールドのスタート、識別子、制御フィール
ド、データフィールドおよびCRCフィールドは、ビットスタッフィングの方法
に応じてコーディングされる。伝送すべきデータ流において間断のない順序で5
つの同じビットを有するとき、送信機は自動的に反対の値を有するビットをビッ
ト流内に挿入する。
(4) デコーディング
メッセージのセグメントであるフィールドのスタート、識別子、制御フィール
ド、データフィールドおよびCRCフィールドは、ビットスタッフィングの
方法にしたがってコーディングされる。バス加入者が5つの同じビットレベルを
間断のない順序において受信すること、この加入者は引続くスタッフビットをビ
ット流から取り除く。スタッフビットの値は、先行のビットとは反対のものであ
るはずである(エラー検査)。
(5) エラー通報
伝送エラーを検出したバス加入者はそれぞれ、6つの順次連続するロウビット
(エラーフラグ)を送信することによってすべての別のバス加入者に通報する。
エラー通報はエラーの検出後直ちに行なわれ、すなわちエラー状態に続くビッ
トで始められる。CRCエラーの検出の場合のみエラー通報は、3クロック経過
後にようやく送出される。これによってACKフィールドがCRCエラーによっ
てトリガされたエラー通報によって書直されることがないように、保証される。
エラー通報は、バスにおいて少なくとも6つのロウビットの後にロウからハイ
へ移行することで終了する(エラー処理のための状態ダイヤグラム参照)
(6) 過負荷
過負荷の際(受信されたメッセージはまだ処理されていない)おのおののバス
加入者は、休止期間の期間中のエラーフラグの送出によってこのことをすべての
他の加入者に通報することができる(休止期間参照)。
3) 状態図
3)−1. 状態図の説明
おのおのの長方形のブロックは、システム状態を表示する。入力および状態変
数に依存する状態の間の移行は、矢印を付した接続線によって表示されている。
状態の移行は常時バスクロックのアクティブな側縁によって行なわれる。同じク
ロック側縁によって出力データはバス線路に印加される。実際のバスレベルは、
次のアクティブなバスクロック側縁の直前に漸く走査される。
バスアイドル状態後バスクロックは、ハイからロウへの次のバスレベル移行に
基いて同期をとられる。
入力および状態変数は、整理されて、1つの決定ベクトルに統合することが
できる。
決定ベクトルは次の形を有する:
(バスモニタ、バスドライブ、スタッフ、カウント、TX要求、CRCエラー、
過負荷)
意味は次の通りである:
バスモニタ
バス線路において走査された論理レベルを再生する入力変数。
バスモニタ=0 優性のバスレベルに相応する(ロウ) バスモニタ=1 劣性のバスレベルに相応する(ハイ) バスドライブ
この状態において送信される論理レベルを指示する状態変数。
バスドライブ=0 送信レベル優性(ロウ) バスドライブ=1 送信レベル劣性(ハイ) スタッフ
最後の5つの走査クロックの期間中バスレベルが一定であったかどうかを指示
する入力変数。
(5個のロウまたは5個のハイ)。バスモニタを指示するレベルは、5個から成
るこの列の実際の値である。
スタッフ=0 バスレベルは交代して変化した。
スタッフ=1 バスレベルは一定だった
カウント
内部計数器(CNTR)が計数操作をしたかどうかを指示する状態変数。この
計数器は、すべての状態において必要だということではない。必要の場合には、
計数器は相応の状態への移行の際セットされる。
カウント=0 計数器はまだ計数操作終了していない(CNTR<>0)
カウント=1 計数器は計数操作を終了した(CNTR=0)
TX要求
メッセージが送信のために準備状態にあるかどうかを指示する入力変数であり
、その結果次のバス割当てプロシージャに関与しなければならない。
TX要求=0 送信申し込みは存在しない
TX要求=1 送信申し込みは存在する
CRCエラー
受信されたメッセージに伝送エラーがあったかどうかを指示する状態変数。こ
の変数は、CRCシーケンスの最後のビットの受信後セットされる。
CRCエラー=0 受信にはエラーがあった
CRCエラー=1 伝送エラー
過負荷
最後に受信されたメッセージがインターフェイス論理回路によって処理できた
かまたはこのメッセージが過負荷であるかどうかを指示する状態変数。
過負荷=0 受信論理回路は過負荷状態である。
過負荷=1 受信論理回路は準備中である。
決定ベクトルによって、いづれの後続状態において進行しているかが一義的に
確定される。したがって状態図は、決定ベクトルを用いて記述することができる
。状態ベクトルにおける所定のエレメントに対して“X”が指定されると、この
ことは相応の変数が決定に対して重要でないことを意味する(変数は“0”また
は“1”であってよい)。
3)−2. 状態バスアイドルに対する例
状態バスアイドルは、状態検査休止期間の規則的な後続状態である。状態バス
アイドルにおいて常時劣性の送信レベルハイがバス線路に印加される。
後続状態への移行:
決定ベクトル(1,1,1,X,0,X,X):
この決定ベクトルは次のことを意味する:
バスレベルハイ、送信レベルハイ、バスは既に少なくとも5クロック長ハイで
あり、計数器は重要でなく、送信要求はなく、伝送エラーおよび過負荷は重要で
ない。バスアクションが検出されずかつ送信要求は存在しなかったので、後続状
態は再びバスアイドルである。
決定ベクトル(1,1,1,X,1,X,X):
この時、その他は1)と同じ変数である場合、送信要求が存在する。バス線
路は空いているので、即刻送信を開始することができる。したがって後続状態は
、フレームの送信スタートである。
決定ベクトル(0,1,0,X,X,X,X):
バス線路には、レベルロウが検出された。すなわち少なくとも1つの別のバス
加入者が、メッセージの伝送を始めたことを意味する。検出されたロウビットは
、フレームのスタートである。後続状態は、受信識別子である。
引続くすべての決定ベクトルは、インターフェイスモジュール内のハードウ
エア障害ないしハードウエア故障を示唆する。
相応のことは、次の状態図、すなわち受信モード、送信モードおよびエラー処
理に記述されるすべての別のシステム状態に対して当嵌る。
バス線路における障害に基いて生じる決定ベクトルの他に、作動可能なハード
ウエアにおいて生じる可能性があるベクトルのみが列記される。残りのベクトル
は、制御ユニットの簡略化のためまたは状態ハードウエアエラーにおけるシステ
ム安全性を高めるために取り扱うことができる。
3)−3. 状態図受信モード
第11図に状態図受信モードのフローチャートを示す。
状態バスアイドルからバスにおけるフレームのスタートの検出によって状態
受信識別子に入る。状態移行の際計数器CNTRはIFL=8(IDENTI
FIER−FIELD−LENGTH)が予め加えられる。IFLは、いくつの
識別ビットが結合されたかを指示する(1)識別子参照)。
受信される識別ビットによってその都度、状態受信識別子のループが一巡さ
れかつ計数器はデクリメントされる。識別子においてスタッフビットが発生する
と、スタッフ=1に基いて状態IDスタッフビットを無視するへの移行が行な
われる。そこでスタッフビットは取り除かれる。その後なおスタッフ=1であれ
ば、例外状態が存在しているはずである。(バス線路における障害、別の加入者
のエラー通報、予期せぬバス停止状態);これに対する応答として
への戻り飛越しを行なうことができる。
計数器の計数操作終了後システムは(受信識別子または或いはIDスタッフ
ビットの無視から)状態受信制御フィールドに移行する。ここで計数器には
CFL=8(CONTROL−FIELD−LENGTH)が予め加えられる。
制御フィールドのすべてのビットが受信されていると、次に状態受信データフ
ィールドにおいてデータフィールドが受信される。この場合特殊例として、計
数器に定数ではなくて、変数DFL(DATA−FIELD−LENGTH)が
予め加えられる。DFLは値8,16,32または64をとることができる。
次のものとして、状態受信CRCシーケンスにおいてCRC制御語(CRC
シーケンス)が受信される。このためにまず計数器CNTRにはCRCL=15
(CRC−SEQUENCE−LENGTH)が予め加えられる。最後のCRC
ビットの受信後、状態変数CRCエラーがセットされる(CRCエラー=0はエ
ラーを意味せず、CRCエラー=1は伝送フレーム内のエラーを意味する)。CRC制御語は常時レベルハイを有するビット(CRC区切り文字)によって
終結されなければならない。このことは状態受信CRC区切り文字▲○10▼に
おい
次のバスクロックサイクルにおいて受信機はメッセージの受信を確認しなけ
するロウレベルの送信ないしエラーのある場合のハイレベルの送信によって行な
われる。バスレベルハイの検出の際、優性のレベルロウが送出された場合、
第1の肯定応答ビットに、常時レベルハイを有していなければならないAC すべての受信機によって送出される。レベルロウが受信されると、状態エラー フレームの終りの受信の状態移行の際計数器CNTRはEOFL=7(END
−OF−FRAME−LENGTH)によって初期化される。CRCエラー=1
である場合、またはフレームの終りの受信期間中バスレベルロウが受信さ エラーのない状態においてメッセージはその時完全に受信される。次の状態と
して、IML=3(INTERMISSION−LENGTH)サイクルか
ておのおのの受信機は過負荷(OVERLOAD=1)を通報することができ、
その結果次のメッセージの送出は、受信機が再び準備状態になるまで遅延さ
数操作終了後、後続状態バスアイドルに移行し、これにより新しい受信または
送信サイクルが始まる。
次のフィールド、すなわち制御フィールド、データフイールドおよびCRCシ
ーケンスにおいて発生する可能性があるスタッフビットに関して、状態識別子の
受信のために形成された実行が相応に当嵌る。
3)−4. 状態図送信モード
状態図送信モードのフローチャートを第12図に示す。
状態バスアイドルから、バスアイドルの期間の前または期間中送信要求が発生
したとき(TX要求=1)、送信モードへの移行が行なわれる。このために状態
図受信モードが参考になる。
メッセージの送信は、優性の送信レベルロウが送出される状態フレームのスタ
ートの送信によって始まる。障害により優性なレベルロウがハイに障害により
変化した場合、状態エラー処理に移行する。
その他の場合状態識別子の送信において結果的にバス割当てプロシージャが
生じる。始めに計数器はIFL=8(IDENTIFIER−FIELD−LE
NGTH)にセットされる。
受信されたレベルが送信レベルに相応しかつ最後の5つのバスレベルが一定で
なくかつ計数器がまだ計数操作を終了していないとき、状態識別子の送信にと
どまる(単に計数器がデクレメントする)。
状態識別子の送信は、次のときに終了する。
−送信された劣性のハイレベルがロウによって書き換えられた。したがってバス
割当ては消失する。スタッフ=1の場合、後続状態は、IDスタッフビットの無
視である。その他の場合計数器が計数操作を終了していなければ後続状態は識別
子の受信であり、計数器が計数操作を終了していれば制御フィールドの受信であ
る。
−送信された優性のロウレベルが障害によりハイに変化する。後続状態はエラー
処理である。
−受信レベルが送信レベルに相応する。最後の5つのレベルが同じであった場合
、状態IDスタッフビット挿入に移行しなければならない。その他の場合計数
器が計数操作を終了していれば後続状態制御フィールドの送信に移行する。こ
の場合にバス割当てが実現された。
状態IDスタッフビットの挿入において識別子フィールドのスタッフビット
が挿入される。この状態においてはバス割当てが失なわれる可能性がないので、
異なった送信および受信レベルの場合エラー処理が後続状態である。その他の場
合計数器が計数操作を終了していなければ状態識別子の送信に戻り、
計数器が計数操作を終了していればバス割当てが実現され、後続状態は制御フィ
ールドの送信である。
状態制御フィールドの送信へ入った際に、計数器CNTRはCFL=8によ
って初期化される(CONTROL−FIELD−LENGTH)。バス割当て
が終了しているので、以後は送信および受信レベルは常時同じでなければならな
い。そうでない場合には、状態エラー処理に移行する。計数器が計数操作を終了
しておらずかつ最後の5つのクロックサイクル内で側縁が変化した場合、システ
ムは状態制御フィールドの送信にとどまり、計数器がデクリメントされるだけ
である。スタッフビットの挿入は、状態CFスタッフビットの挿入において行
なわれる。計数器が計数操作を終了している場合後続状態データフィールドの送
信への移行が行なわれる。
状態制御フィールドの送信における過程は、状態データフイールドの送信お
よびCRCシーケンスの送信に対しても当嵌る。データフィールドの送信に
入った際、計数器CNTRは、値8,16,32または64をとることができる
変数DFL(DATA−FIELD−LENGTH)が予め加えられる。CRC
シーケンスの送信へ入る際計数器には定数CRCL=15(CRC−FIELD
−LENGTH)が予め加えられる。
CRCシーケンスに続いてCRC区切り文字が伝送されなければならない。こ
のことは状態CRC区切り文字の送信▲○10▼において行なわれる。ロウの後
に送出されたハイ状態が障害により変化すると、状態エラー処理に移行する。
引続いて肯定応答ビットが検査される。受信ハイレベルは、いづれの加入者も
メッセージをエラーなく受信しなかったかまたはすべての加入者が誤ったフレー
ム同期をとっていることを意味する。したがって送信機は状態エラー処理におい
てエラー通報を送出する。ロウレベルの受信の際後続状態ACK区切り そうでない場合は、エラー処理へ飛越す。
ームの終りは7つのハイビットから成るので、計数器CNTRは、EOFL=7
(END−OF−FRAME−LENGTH)が予め加えられる。ハイレベ
ルの受信の際システムは、計数器が計数を操作終了しかつそれから検査用休止 ロウレベルの受信の際エラー処理へ飛越す。
状態検査用休止期間への移行によって、送信モードは終了する。状態検査用休
止期間は、受信モードにおいて説明したものと同一である。
3)−5. 状態図エラー処理
第13図は状態図エラー処理のフローチャートを示す。
エラー処理は、状態エラーフラグの送信により始まる。エラーフラグは、すべ
ての加入者に、バス上で伝送エラーが発生したこと或いは受信機が過負荷されて
いることを通報するために用いられる。エラーフラグは、6つの連続するロウビ
ットから成り、それ故に計数器CNTRはエラーフラグの送信へ入った際にEF
L=6(ERROR−FLAG−LENGTH)へセットされる。障害により送
信された優性のレベルロウがハイに変化した場合、さらにもう一度エラー処理が
始められる。そうでなければ計数器はデクリメントされる。計数状態零の際状態
エラーSYNCへの移行が行なわれる。
状態エラーSYNCにおいて、場合に応じてエラーフラグを送出する別の加入
者が準備できるのが待たれる。このことは、バスレベルがハイへ移行することで
検出される。
エラー処理は、エラー区切り文字の送信によって状態エラー区切り文字の送信
において終結される。その際始めに計数器CNTRはEDL−1=6(ERRO
R−DELIMITER−LENGTH=7)が予め加えられる。エラー区切り
文字は、7つのハイビットから成るが、これらビットの第1ビットは状態エラー
SYNCにおいて既に送信された。残りのビットがバスに送出された際ロウレベ
ルが検出されると、新たにエラー処理が始まる。その他の場合計数器の経過終了
後状態検査用休止期間に移行する。これによりエラー処理は終了する。
4) エラー処理
4)−1. エラー応答
おのおのの加入者は、エラーの検出後即座に、すなわちエラー状態に続くビ
ットで始まって、そのエラー通報(エラーフラグ)を送出する。CRCエラーの
検出の際にのみエラー通報はようやく3クロック遅延されて送出される。これに
よりACKフィールドがCRCエラーによってトリガされるエラー通報によって
書き換えられることがないように保証される。ACKフィールドを空けておくこ
とによって送信機には、若干の受信機からのメッセージの確認と同時に残りの受
信機からのエラー通報も供給することができる。これにより、高い確率でもって
、加入者(送信機)自体または受信機において故障があるかどうかを確かめるこ
とができるようになる。
エラー通報は、少なくとも6つの連続するロウビット(エラーフラグ)から成
る。引続くロウ−ハイ移行後、さらに少なくとも10個のハイビットが待たなけ
ればならない(エラー区切り文字および休止期間)。
4)−2. エラー発生
エラー処理はその空間的な発生にも、時間的発生にも依存している。
4)−5においてオープンコレクタ形バスのエラー応答の例を若干説明する。
次の第2表から可能なすべての個別ビットエラー例を推察することができる。
付された番号の下に、ここでは4)−5で示される、エラー発生時に対する例
が図示されている。
4)−3. エラー分類
1)で説明した、バスプロトコルの固定および2)で特定したバス編成機能に
基いて、次の部類のエラーが発生する可能性がある:
送信機:
BF ビットエラー、バスレベルは送信レベルと一致しない。
BK 状態識別子の送信(裁定)およびフレームのスタートの送信においては
、ロウの送信の際のバスレベルハイのみがエラーと認められる
AF 肯定応答の受信期間中に肯定応答がない
NF 状態検査用休止期間の間のバス上のロウビット
SF スタッフ規定の違反
受信機:
CF CRCエラー
DF CRCシーケンスは、CRC区切り文字で終結しない、すなわちCRC
制御語にハイビットが続かない
NF 状態フレームの終りの受信および検査用休止期間の間バスはロウビット
である
SF スタッフ規定の違反
BF 状態ACKの送信におけるビットエラー
引続く第3表4)−3において時間的および空間的発生から成る組合せ並びに
種々の部類のエラーから生じるすべてのエラー検出可能性がまとめられてある。
第3表のおのおのの欄の上列における略号は、送信機において発生するエラー
を特徴付け、下列には、受信機において発生するエラーを特徴付ける。
4)−4 例の説明
以下の図式において次の略号が使用される:
− @ 障害
− −−− 障害されていないメッセージ
− *** 内部介入
− ### 外部介入
− S スタッフビット
− 1..8. ナンバリング
− R バス停止(状態バスアイドル)が検出される
− B 伝送期間にビットエラーが検出される
− F エラーが加入者によって検出される
− Z エラーメッセージの開始
− K 加入者は裁定に破れてかつその伝送を断念する
次のエラー処理例のモデルパラメータ:
−同じレベルのビットの最大数(S=5)
−フレームの終りは、6つの連続するハイビットから成る(EOFL=6
)
−休止期間は3つの連続するハイビットから成る(IML=3)
−エラーメッセージは、少なくとも6つの連続するロウビットから成る(
EFL=6)
−送信機によって既に送信しているかまたは送信希望がある加入者が表わ
される
4)−5 個別ビットエラー例
4)−5.1 グローバルな障害、すべての加入者によって発見可能。識別子
におけるビットエラー
S1,S2;送信機、E1,E2;受信機
送信機は裁定に“敗れ”かつ、それから受信機と同様にスタッフエラーを検出
する。エラー通報および引続くバス停止(状態バスアイドル)後、新しい伝送ま
たは障害のあった通信の繰返しを始めることができる。
2つの送信機は同時に伝送を始める。
障害により送信機S2においてビットエラーが生じ、かつ送信機はエラー通信
を送出する。これにより受信機においてスタッフエラーを来たしかつ送信機S1
においてビットエラーおよび/またはスタッフエラーを来たす。エラー通信の最
後のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後、新しい伝送また
は障害のあった通信の繰返しを始めることができる。
4)−5.2 エラーは、受信機の一部および送信機ないし送信希望を有する
加入者において発生する。データフィールドにおけるスタッフ
エラー
送信機はビットエラーを検出しかつ障害のある受信機はスタッフエラーを検出
しかつエラー通報を送出する。これにより障害のない受信機においてスタッフエ
ラーが生じかつこの受信機は同様にエラー通報を送出する。エラー通報の最後の
ロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後新しい伝送または障害
のある通信の繰返しを始めることができる。
4)−5.3 エラーは、受信機の一部および送信機ないし送信希望を有する
加入者において発生する。ACKスロットにおけるビットエラ
ー
障害のある受信機はビットエラーを検出し(そのロウビットが障害受ける)か
つエラー通報を送出する。送信機は肯定応答を得ずかつ同様にエラー通報を送出
する。これにより障害を受けていない受信機はエラーを検出し(ACK区切り文
字)かつこの受信機は同時にエラー通報を送出する。エラー通報の最後のロウビ
ット後、新しい伝送または障害のあるメッセージの繰返しを始めるこ
とができる。
4)−5.4 送信機のみが障害を受ける。バスアイドルにおけるエラー
障害により加入者S1はもはや送信をスタートさせることができず、かつ加入
者はエラー処理の終りまで受信機と同じように動作する。S1はスタッフエラー
を検出しかつそのエラー通報を送出する。これにより受信機にはスタッフエラー
が生じて、同様にエラー通報を送出する。エラー通報およびそれに続くバス停止
(状態バスアイドル)後、新しい伝送を始めることができる。
4)−5.5 送信機のみにおける障害。データフィールドにおけるスタッフ
エラー
送信機はスタッフエラーおよびビットエラーを同時に検出しかつエラー通報を
送出する。これにより受信機にはスタッフエラーが生じて、同様にエラー通報を
送出する。エラー通報の最後のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイ
ドル)後新しい伝送または障害のある通信の繰返しを開始することができる。
4)−5.6 エラーはすべての受信機において発生するが、送信機ないし送
信希望を有する加入者においては発生しない。制御フィールド
におけるビットエラー長さ指定が障害により変化する。
例1: 長さ指定の拡大、
受信機は実際に送出されたものより長めのメッセージを予測する。
受信機はもはや正しい個所にメッセージの受信を受領することができず、した
がって送信機はエラーを検出しかつそのエラー通報を送出する。これにより受信
機においてスタッフエラーが生じかつ同様にエラー通報を送出する。エラー通報
の最後のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後、新しい伝送
または障害のあったメッセージの繰返しを始めることができる。
例2: 長さ指定の縮少、
受信機は、実際に送信されたものより短いメッセージを予測する。
受信機はCRCエラーを検出しかつエラー通報を送出する。これにより送信機
においてビットエラーが生じかつ送信機は同様にエラー通報を中止する。エラー
通報の最後のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後に、新し
い伝送または障害のあったメッセージの繰返しを始めることができる。
4)−5.7 エラーは受信機の一部において発生するが、送信機ないし送信
希望を有する加入者においては発生しない。バスアイドルにお
けるビットエラー
障害のある受信機には、障害によって誤った長さ指定が供給されるので、その
CRC検査を誤った個所において行なう。障害のある受信機のCRCが正しい位
置より8クロック以上遅れて生じるとき、受信機はスタッフエラーを得てかつエ
ラー通報を送出する。CRC検査が正しい位置の後8クロック内に生じれば、障
害のある受信機はCRCエラーを検出しかつエラー通報を送出する。これにより
送信機においてビットエラーが生じる。障害のある受信機は、フレームの終りと
して許容されないビット列を受信しかつ同様にエラー通報を送出する。エラー通
報の最後のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後、新しい伝
送または障害のある通信の繰返しを始めることができる。
4)−5.8 エラーは受信機の一部において発生するが、送信機ないし送信
希望を有する加入者では発生しない。
データフィールドにおけるスタッフエラー。
障害のある受信機はスタッフエラーを検出しかつエラー通報を送出する。こ
れにより送信機においてビットエラーが生じかつ障害のない受信機においてはス
タッフエラーが生じかつそれは同様にエラー通報を送出する。エラー通報の最後
のロウビットおよび引続くバス停止(状態バスアイドル)後、新しい伝送または
障害のあった通信を始めることができる。
5) インターフェイスーマネージメントープロセッサ(IMP)
5)−1. 構成
5)−1.1 一般のコンセプト
5)−1.1.1 構造
IMPは次の課題を有する
−CPUと直列インターフェースとの間の、デュアルポートRAM
(DPRAM)の利用によるデータ交換
−送信および受信の制御
第14図は、直列インターフェイスモジュールのブロック回路を示す。直列イ
ンターフェイスモジュールは、次の部品から成る:
−DPRAM
−IMP
−直列シフトレジスタ
−バス論理回路
−クロック発振器
部品相互間の接続は、ブロック回路図に指定されている。
5)−1.1.2 メッセージの優先度
IMP内の優先度は、DPRAMにおける種々異なったメッセージの場所によ
って決定される。バス上の優先度(裁定)は、メッセージの識別子によって決め
られる。
IMP内の最優先度のメッセージの探索過程は、最下位のDPRAMアドレス
においてスタートする。
5)−1.1.3 受入れフィルタ
バスから到来するおのおのの通信は、受信されるべきか否かについて検査され
る。そのためにDPRAMにおいて、このIMPにて処理されるすべてのメ
ッセージがあるリストが通し読みされる。到来するメッセージは、DPRAMに
は、その識別子がそこで発見されかつこのことは、受信/送信ビットによって指
示されるのだが、それがまた受信されるべきであるときにのみ、転送される。
5)−1.1.4 送信されるべきであるメッセージの待ち行列
送信されるべきであるおのおののメッセージは、CPUによってDPRAMに
書き込まれ、その際引続いて送信要求ビットがセットされる。探索過程は、伝送
のために存在する最優先度のメッセージを発見する。このメッセージのみが直列
シフトレジスタにおいて伝送のために考慮される。CPUが後で一層重要なメッ
セージを伝送のために申し込むとき、探索過程はこのことを発見しかつ最初のメ
ッセージは排除される。これによりメッセージはその優先度に相応して、その到
着時間に無関係に伝送される。
5)−1.1.5 受信メッセージの待ち行列
受信メッセージがDPRAMに記憶されるとき、自動的に割込み要求ビットが
セットされる。探索過程は受信メッセージに基いて最優先度を有するメッセージ
を発見しかつ割込み信号をCPUに転送する。CPUがこの割込みに応答する以
前に、もっと重要なメッセージがDPRAMに記憶されるとき、優先度の高い方
のメッセージが考慮される。これによりメッセージは、その到来時間に無関係に
、その優先権に相応して考慮される。
5)−1.2 DPRAM組織編成
DPRAMは、記述子(識別子、制御セグメント)およびCPUによってバス
を介して受信または送信されるべきであるすべてのメッセージのデータフィール
ドを含んでいる。DPRAMの分割は、特定化されたプロトコルに無関係である
。
可能性:
−到来するおよび出ていくメッセージに対する分離されたメモリ
−記述子およびデータフィールドに対する分離されたメモリ
−すべての課題に対する唯一のメモリ
第1実施例においてすべての課題に対して1つのメモリが提案される。メッ
セージは等間隔にメモリに登録することができる。しかし記憶場所を節約するた
めに、メッセージを、次から次へと、データバイトカウントに依存して3ないし
10のバイトの長さによって密に詰めて記憶するようになっている。
DPRAMの大きさは、目下の所64バイトに固定されている。集積コストを
小さくしようとするときは、メモリを拡大することができる。このようにすれば
比較的大きな数のメッセージまたは比較的長いメッセージ(データフィールドも
記述子も)を記憶することができることになる。通信の欠落に対する補充メッセ
ージもDPRAMに格納することができ、これにより障害時においてソフトウエ
アが簡略化されることになる。
したがってDPRAMは次のように用いられる:
−同時に、到来するメッセージが受信されるべきであるかどうかを決定す
るメモリ(受入れフィルタ)
−優先度にしたがって整理されている、到来するおよび出ていくメッセー
ジに対する待ち行列
−IMPの制御レジスタに対するメモリ
5)−1.3 制御セグメント組織編成
5)−1.4 DPRAMの機能
5)−1.4.1 データバイトコード
探索過程においてDPRAMのアドレスポインタはまずメッセージのそれぞれ
の始めを指示しなければならない。記述子およびデータフィールドが密に詰めて
記憶されているとき、ポインタを
2**(DATA−BYTE−COUNT)+2
だけ高めることによって、次のメッセージを指示することができる。記憶場所お
よびメッセージを一層良好に利用するために、複数のメッセージは記述子のもと
にまとめてかつ大きなメッセージとして伝送することができる。最大のブロック
大きさは予め8バイトに固定される。
データフィールドの長さは、
DATA−BYTE−COUNT=
2**DATA−BYTE−CODE
を有するデータバイトコードから得られる。
5)−1.4.2 ペンディング
ペンディングビットは、伝送かまたは割込みルーチンがまだ完了していないこ
とを指示する。バスにおいて伝送が始まるかまたはCPUが割込みを確認する(
割込みポインタのロード)とき、ペンディングビットは自動的にセットされる。
このペンディングビットは伝送後(成功したにせよ、成功しなかったにせよ)自
動的にリセットされる。このペンディングセットはさらに、プログラム制御に基
いてCPUによって割込み要求と一緒にまたは同じ識別子を有する新しいメッセ
ージの到来の際リセットされる。メッセージのペンディングビットがセットされ
ると、このメッセージは探索過程の際考慮されない。
ペンディングビットによりCPUのプログラマーは、割込みルーチンの終りに
、別の割込みが複数のバイトを有するメッセージの終始の一貫性を破ったかどう
かを検査することを可能性する。**ペンディングビットが割込みルーチンの終
りに常時なおハイレベルにあるとき、このことはデータフィールドが次のメッセ
ージの到来の前に終始一貫して処理されたことの確認である。
この過程は、割込みイネーブル=ハイに対してのみ行なわれる。割込みイネー
ブルがロウレベルにリセットされているとき、ペンディングビットはCPUの割
込み確認によってセットされない。
5)−1.4.3 割込みイネーブル
セットされた割込みイネーブルにより、割込み要求をCPUに正しい関係にお
いて転送することが可能になる。
割込みイネーブルがセットされなければ、割込み動作がCPUに通報されるこ
とが妨げられる。
5)−1.4.4 割込み要求 割込み要求は、新しく受信されたメッセージがDPRAMに伝送される都度、
割込みイネーブルの状態に無関係に、自動的にハイレベルにセットされる。割込
み要求は、繰返された伝送(送信カウント=ハイ)が失敗に終るときもセットさ
れる。
5)−1.4.5 送信カウント 送信カウントは、送信試行を計数する。送信カウントは伝送が実施されると後
リセットされる。 第2の障害のある伝送後、引続くエラー処理をユーザソフトウエアが行なうこ
とができるようにするために、割込み要求がセットされる。
5)−1.4.6 送信要求
セットされた送信要求は、所属のメッセージを伝送するためにIMPを離れ
る。2つの異なった状態がある:
a.受信/送信=ロウ(伝送)リセット後のスタート値。メッセージは送信され
る。送信要求はCPUによってまたはセットされた遠隔送信要求を有する到来す
るメッセージによってハイレベルにセットされる。
b.受信/送信=ハイ(受信)このように特徴付けられたすべてのメッセージは
、受信モードにある。この状態における例外として、送信要求のセットによって
、空いたデータフィールドおよびセットされた遠隔送信要求を有するメッセージ
が送出される。
5)−1.4.7 受信/送信 受信/送信はデータの方向を決める。
a.受信/送信=ロウ(伝送)リセット後のスタート値。DPRAMにおけるデ
ータフィールドは、受信/送信がロウレベルにセットされているとき、到来する
メッセージに対して書込み保護されている。メッセージは送信要求ハイによって
起動される。しかし次の例外がある:遠隔送信要求=ハイが到来するメッセージ
内にあるとき、所属の制御セグメントの送信要求は受信/送信=ロウにも拘わら
ずハイにセットされる。送信要求は、この動作において変化する唯一のビットで
あり、他のビットはすべてそれ以後も書込み防護された状態にとどまる。この処
置は、別のバス加入者によるメッセージの要求のために用いられる。
b.受信/送信=ハイ(受信)
到来するメッセージは、所属のデータフィールドにおいて伝送される。割込み
要求は、所属のメッセージの伝送の都度自動的にハイにセットされる。
5)−2. データ交換CPU−DPRAM
5)−2.1 同期の問題
複数のバイトから成るデータフィールドの交換は、同期作動の考慮なしの適用
に依存して行なうことができる。しかしデータフィールドが同期に処理されるべ
きであるときは、適当な同期が設定されなければならない。ハードウエアコスト
を低く抑えるために、現在のところソフトウエア同期が提案される。こ
の方法の処置においてCPUは、別のすべてのアクセス試行に対して優先度を有
するサイクルスティーリングにおいてDPRAMにアクセスする。
5)−2.2 非同期操作
DPRAMは、CPUによってRAM拡張として利用される。そのために別の
伝送命令が必要でない。受信されたメッセージは単純にDPRAMに書込まれ、
その際先行のメッセージは書換えられる。伝送はCPUによって、伝送されるべ
きデータフィールドに所属する制御セグメントにおける送信要求のセットによっ
てスタートされる。送信要求は同じく外部のCPUから、遠隔送信要求によって
セットすることができる。
5)−2.3 ソフトウエア同期
5)−2.3.1 シーケンス番号の問合せ
送信動作するCPUはデータフィールドのバイトをシーケンス番号として利用
し、かつシーケンス番号を送信要求ビットのセットの前にその都度インクリメン
トするとき、受信動作するCPUは、シーケンス番号に基いて、このCPUがデ
ータフィールドにおけるデータを処理した後、シーケンス番号が変化したかどう
かを検査することができる。シーケンス番号が変化したとき、受信動作するCP
Uは新しいデータによって処理の一部を繰り返さなければならない。
5)−2.3.2 割込み要求の問合せ
新しく到来するメッセージは、割込み要求ビットを所属の制御セグメントに自
動的にセットする。CPUが割込みイネーブル=ロウのため割込みを通報しない
ときでも割込み要求はメッセージの処理の前にその都度リセットされかつ処理の
後、それがその間に再びセットされなかったかどうかが検査される。
5)−2.3.3 割込み制御される処理
受信動作するCPUは、受信するべきメッセージの制御セグメントに割込みイ
ネーブルビットをセットすることができる。新しく到来するメッセージは所属の
割込み要求ビットをセットしかつ同時に自動的にペンディングビットをロウにリ
セットする。1番重要な割込みは、CPUに通報される。CPUの確認は自動的
にペンディングビットをハイにセットする。CPUが割込み処理の終
りに両方(割込み要求およびペンディング)をリセットする前に、CPUはペン
ディングビットを問合わせる。ペンディングビットが常時まだハイレベルにある
とき、次のメッセージは、割込み処理内には到着していない。
5)−2.3.4 ブロック伝送
データフィールドを同期をとって処理するために、データフィールドはブロッ
ク毎にCPUにかつCPUから伝送することができる。これにより必要となる2
重記憶に対して申し分のないRAM記憶場所を用意しなければならない。
a.送信
最初に、セマフォ変数として用いられる送信要求が検査される。それがリセッ
トされているとき、データフィールドがバイト毎にCPU−RAMからDPRA
Mに伝送される。その後送信要求がセットされる。
警告:この方法の処理においてセットされた遠隔送信要求ビットの場合正しい
同期を保証することができない。
b.受信
本来の割込みルーチンが始まる前に、5)−2.4.2において説明したように
、データフィールドはブロック毎にCPU−RAMに伝送される。これによりデ
ータが終始一貫しなくなるという確率は著しく低減される。その理由は、割込み
処理全体のクリチカルな時間間隔はデータフィールドのブロック伝送に基いて低
減されるからである。
5)−2.3.5 2重化された受信バッファ
重要なメッセージに対してDPRAMに2つの記憶場所を設けることができる
。その際識別子はDPRAMに2回現われる。ユーザソフトウエアは、DPRA
Mの記憶場所から到来するメッセージを、割込みの確認に引続いて、所属の受信
/送信ビットの変更により別の記憶場所に切換えることができる。この方法の処
置において一方の記憶場所において受信/送信ビットはハイであり、かつしたが
って相応のメッセージを受け取る準備状態にあり、かつ同じ識別子を有する他方
の記憶場所では受信/送信ビットはロウであり、かつしたがって丁度受信される
メッセージはそこでは書込み防護されている。
5)−2.4 ハードウエア同期
ハードウエア同期に対する前提としてCPUは、DMA能力を有する高速のブ
ロック伝送および中断不可能なセマフォ処理を提供しなければならない。DPR
AMへのアクセスは、CPUおよびIMPの相互の、セマフォビットによって規
定されるアクセスによって、終始一貫しない伝送に対して防護される。伝送の終
了と新しい伝送のスタートとの間に十分な時間を設定しなければならない。最悪
の場合、IMPは、CPUがブロック伝送を終結するまでの間待たなければなら
ない。CPUは最悪の場合、IMPが受信メッセージをDPRAMに書込みかつ
伝送されるべき次のメッセージを直列シフトレジスタにロードするまで待たなけ
ればならない。
5)−3. データ交換DPRAM−シフトレジスタ
5)−3.1 並列制御プロセス
DPRAMと直列のシフトレジスタとの間のデータ交換は、後でその機能につ
いて説明する複数の並列なプロセスによって制御される。プロセスは初期化され
したがって起動信号によってアクティブ状態に移行する。アクティブ状態におい
ておのおののプロセスは、別の起動信号を送出することができ、これらの信号に
より別のプロセスに移行する。起動信号の送出は必ずしもソースプロセスが同時
に起動解除されなければならないことを意味するわけではない。全体の制御は次
のプロセスおよび起動信号を含んでいる:第15図にプロセスの制御図を示す。
起動信号:
−伝送の終了
障害なく終結した伝送の終りにおける終了信号。状態フレームの終りの送信か
ら状態検査用休止期間への移行の際にバスクロックに対してセットされる。
−裁定の終了:
裁定過程の終りにおける信号;この信号の発生後、バスアクセスが規定される
(送信または受信)。識別子の伝送の終りにバスクロックに対してセットされる
。
−探索のスタート:
探索過程においてDPRAMの始めから新たに始めるために、探索過程に対す
るスタート信号;受信/送信プロセスの終りにおいて生じる。
−伝送エラー:
伝送過程のエラー通報。エラー通報がバスに伝送されるとき、バスクロックに
対してセットされる。
−伝送の開始:
ロードプロセスに対するスタート信号、ストアプロセスまたはエラープロセス
の終りにおいて生じる。
−継続:
−エンドレスプロセスにおける新しいスタート
これらプロセスは以下に、ALGOLまたはPASCALにおいて使用される
ような通例の制御の流れ−コンストラクトを用いて説明する。その際情報提供文
献においても上記コンストラクトにしたがって処理される。
5)−3.2 ロードプロセス
ロードプロセスは、伝送すべき次のメッセージを直列シフトレジスタにロード
する。メッセージが伝送のために待っていないとき、探索プロセスがスタートす
る。まだバスが占有されている場合の探索プロセスが場合によって伝送すべきプ
ロセスの待ち行列の中により高い優先度を有する第2のメッセージを発見すると
き、このメッセージはそれ以前に発見されたメッセージを排除する。ロードプロ
セスのフローチャートを第16図に示す。
バス空き状態:
バス空き状態は、その期間中に次のメッセージセグメント、すなわちフレーム
のスタート、識別子、制御フィールド、データフィールド、CRCフィールドお
よびACKフィールドが伝送される期間である。送信状態
:
裁定の終りにおいてセットされる(ハイ)かまたはリセットされ(ロウ)なけ
ればならない
5)−3.3 ストアプロセス
ストアプロセスは、受信メッセージを記憶するかまたは送信されるメッセー
ジの送信要求およびペンデイングビットを処理する。伝送の終りを表わす信号は
、障害なしに伝送過程が成功裡に終った後しか生じない。障害時には伝送エラー
が生じる。ストアプロセスのフローチャートを第17図に示す。
5)−3.4 エラープロセス
エラープロセスは障害時において送信カウントを増分計数するかまたは第2の
、成功しなかった伝送の場合割込み要求をセットする。受信メッセージは障害時
においてそれ以上は全く処理されない。エラープロセスのフローチャートを第1
8図に示す。
5)−3.5 受信/送信プロセス
裁定が得られた場合、その時伝送されたメッセージに所属するペンディングビ
ットはハイにセットされかつそれから所属のTXポインタはスタックにロードさ
れる。受信/送信プロセスは、裁定の出力に応じてTXポインタまたはRXポイ
ンタを、探索プロセスが探索のスタートによって起動される以前に、空のアドレ
スポインタにリセットする。受信/送信プロセスのフローチャートを第19図に
示す。
5)−3.6 探索プロセス
探索プロセスは連続的にDPRAMのアドレスポインタにしたがって次のこと
を探索する
−送信要求がセットされているとき、伝送すべきメッセージ(TXポイン タ
)、
−受信すべきメッセージ(RXポインタ)、すなわち受信された識別子がD
PRAMに格納されているかどうか、
−CPUにおける中断要求をトリガすべきである、すなわちそこでは割込み
要求および割込みイネーブルがセットされているメッセージ
探索プロセスは、バス上の伝送の際の実時間シーケンスがそれを要求するとき
、探索のスタートによって最優先度を有するメッセージに基いてDPRAMの始
めにリセットされる。全体のメッセージの探索は分割不可能な動作として実施さ
れる。おのおののクロック周期において探索プロセスはCPUのDPRAMアク
セスによってサイクルスチーリング方法において停止しかつ1クロッ
ク周期分だけ遅延することができる。分割不可能な動作の終結後探索プロセスは
、セマフォ変数が再び探索プロセス自体によってセットすることができるまで、
DPRAMのアクセスによるより高い優先度による探索プロセスは排除すること
ができる。探索プロセスのフローチャートを第20図に示す。
5)−3.7 割込み処理プロセス
割込み処理プロセスは、受信メッセージまたは多重に障害伝送されたメッセー
ジの割込みをCPUに転送する。その都度DPRAMにおける配置によって前以
って決められる最高の優先度を有する割込みがCPUに転送される。割込み処理
プロセスは、他のプロセスと並列に、中断なく実行される。割込みポインタの初
期値は、空のアドレスポインタである。割込み処理プロセスのフローチャートを
第21図に示す。
5)−4. DPRAMに対するアクセス制御
5)−4.1 アクセス同期
DPRAMに対するアクセスは、セマフォ変数によって規定される。このこと
により、データフィールドおよび制御セグメントの互いに関連のあるバイトへの
分割不可能なアクセスが保証される。他のアクセスは、セマフォ変数がリセット
されるまで、阻止される。これにより1バイトより長いデータフィールドの終始
の一貫性が保護される。複数のプロセスが、セマフォ変数を同時にセットするこ
とを試みるときは、次の優先度スキーマが当嵌る:
a.ストア
b.ロード
c.エラー
d.割込み処理
e.受信/送信
f.探索
CPUは、セマフォを用いたアクセス処理から除外される。それはサイクルス
チーリング毎に常時すべての他のアクセスに対して即座に優位になる。この規則
によってCPUアクセスにおけるデータの終始一貫性が場合により破られる可能
性があることは明らかである。このことを回避するために、周知のよう
にCPUもセマフォを有するアクセス規則に関連付けられなければならない。し
かしこのためには、現在市場に出回っているCPUではまだ実現されていない、
セマフォの分割不可能な処理のための特別な命令が必要である。
5)−4.2 DPRAMアドレスポインタ
DPRAMには種々異なったソースからアクセスされる。例えばCPUおよび
並列プロセスからである。その際アドレスは次のところから来る。
−CPUアドレス
−空ポインタ:
空の、すなわち有意のメッセージが満たされていないアドレスを指示するアド
レスポインタ。アドレスポインタが空ポインタに等しいとき、このことは、相応
のメッセージが存在していないと解釈される。
−探索ポインタ:
探索プロセスのアドレスポインタ
−TXポインタ:
送信すべきメッセージを指示するアドレスポインタ。メッセージが送信される
べきでない場合、TXポインタ=空ポインタ
−RXポインタ
受信されるべきメッセージを指示するアドレスポインタ。メッセージが受信さ
れるべきでない場合、RXポインタ=空ポインタである
−割込みポインタ:
CPUにおいてしや断要求を有するメッセージを示すアドレスポインタ。しゃ
断要求が存在しない場合、割込みポインタ=空ポインタである。
アドレスポインタは、データが記憶または読み出されるべきDPRAMアドレ
スを得るために、種々異なったプロセスにおいて処理される。アドレスポインタ
を用いた実際のDPRAMのアクセスはその優先度に相応して組織編成されてい
る。複数のバイトへの分割不可能なアクセスは、セマフォ変数自体をセットした
プロセスを除くすべてのプロセスに対するアクセスを阻止するセマフォ変数を用
いて行なわれる。
5)−4.3 優先度制御
優先度制御は第22図に略図で示すように、DPRAMに対するCPUアクセ
スおよびセマフォ変数のセットは優先度に応じて配列される。プロセスはそのア
ドレスを、CPUがアクセスしようとせず(アクセスを要求せず、したがってア
クセスを禁止もしない)かつセマフォ変数が別のプロセスによって占有されてい
ない(セマフォ=ロウ)ときにのみ、DPRAMのアドレス入力側に加えること
が許される。ロード、エラー、割込み処理、受信/送信および探索の接続端子は
、ストアの場合と同じであるので詳しくは示されていない。
上記スキーマのブロック“アクセス制御”に対する実施は、おのおののクロッ
ク周期において循環的に繰返され、第23図に示すフローチャートにおいて指示
されている。
発明の効果
本発明による車両のデータ処理装置の作動方法によれば、車両内に組込まれて
いる、車両における制御装置間結合に関しての特別な要求を有する計算機間の迅
速かつ確実なデータ伝送が可能になるという利点が生じる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Industrial applications
The present invention relates to a data processing apparatus for transmitting a message with a plurality of subscribers.
Data processing for the vehicle, including one bus line interconnecting the subscribers.
And a data processing device for a control system for a vehicle.
.
Conventional technology
In recent years, the functions of vehicles have been significantly improved by electronic control. Digital
Engine electronics, for example, reduce fuel consumption and reduce harmful substances
Emissions were reduced. Braking distance for full braking by anti-lock device
And at the same time the controllability of the vehicle is maintained.
Further functional improvements will be made to the vehicle, especially in the future, especially if the control functions are no longer individually
Not only work on their own, but
Can be. The switching process of an electronically controlled automatic transmission is, for example,
Engine torque is reduced for a short period of time by a corresponding action on the electronic engine control
The wear of the clutch lining is small and the impact
Realized without.
For this reason, the computer for the electronic transmission control unit must be able to accurately determine the correct data at the right time.
It is necessary to transfer the data to the computer for the electronic engine control. today
Until this was achieved by a series of individual signal lines.
However, the number of lines of this type is significant for relatively large systems.
It gets bigger. Therefore, in this case, the high-speed data between the computers installed in the vehicle
Data transfer is required, in which case the computer has a slight connection at the controller-connector
Requires only terminals and the information in the computer is coded
Will be transferred.
For this purpose, the traditional connection of microprocessors, mini-computers and peripherals
Local networks for integration in the control unit, but especially in telecommunication technology applications
Was developed. Therefore, a large number of species for the connection of microcomputers are known in the art.
There are different transmission protocols. For example, DDB [1], IIC [2]
, MUART [3], CSMA [4], SDLC [4], and HDLC [4]
There is.
[1] VALVO, DDB specification
[2] VALVO, Tehnische Informatiónen Fuhr Day
・ Industrie 8111215 (Technische Informationen fuer die Indu
strie 8111215)
[3] INTEL, microprocessor and peripheral handb
1983, Microprocessor and Peripheral Handbook
[4] A. Tannenbaum, Computer Networks, Prentice / Ho
Le International, 1981 (Computer Networks, Prentice / Hall Inte
rnational, 1981)
Problems to be solved by the invention
In the above protocol, the requirements for the control device-coupling in the vehicle are insufficient.
Not considered.
1. Special large data packets are transmitted in communication and computer technology,
The typical length of a data packet in a vehicle is short. Control equipment in the vehicle,
Advantageously between the sensor and the controller the measured values, the intermediate results of the calculation algorithm and
The signals are exchanged in time. Transmission protocol suitable for this application
Development inevitably has other consequences.
2. The controls in the vehicle operate under real-time conditions, i.e., calculation operations and
And control actions are performed within predetermined time intervals while maintaining the steps with the process.
Must be done. This makes the transmission line a short potential for the local network.
After a period of time (typically 200 μs), leave room for important messages
There is a demand that too long a delay must be avoided.
In contrast, the standardized Ethernet-protocol has a high transmission rate of 10 MHz.
Regardless of the transmission speed, the transmission of only one message lasts at least 580 μs.
It takes a long time. Only after this time has elapsed does the bus start transmitting another message.
To be empty. Then, since multiple bus subscribers start transmitting at the same time,
, Causing multiple message collisions in the network. Access Conflicts
All transmitters withdraw access once and finally after statistical latency
This is resolved by starting the transmission. But with this measure,
The returned bus access conflict cannot be ruled out. This allows vehicle control
Reliable adherence to stringent time conditions as is required in is impossible.
3. Vehicles are equipped with a wide variety of different equipment according to user requirements.
It is. Therefore, the configuration of the local network and the number of its subscribers are simpler.
Must be changeable by law. In particular, meters already connected to the network
The calculator is not changed when there is no change in the function performed by the calculator
It is important to be able to work with the program. Transmission system is controlled
More than existing, functional connections between devices, other
It must be structured so that no viability needs to be introduced. This key
Requirements are not met by any of the known interface modules.
No.
For example, in a DDB, the sender and receiver addresses of any message
Is specified. Another network that needs data already transmitted on the bus-
When the connection is made, a new address is assigned to the corresponding existing subscriber.
Must be replenished. Additionally, data already transmitted to another subscriber may be
And new subscribers. Not required by logical configuration
Nevertheless, a number of program variants are obtained.
4. Numerous known networks (eg, Intel microprocessor 8044, HDL
According to the so-called master / slave principle)
It works. That is, only one of the subscribers (the master) is
Does not have the right to access. This is necessary if not otherwise
Certain rulings are avoided.
In general, the master characteristic is passed on to all bus-subscribers in turn. But vehicle
This type of method is inconvenient when applied to That is, the subscriber has just
It can only be sent when you have a benefit. This allows for high priority
Waiting time before messages are transmitted may be unacceptably high.
May occur in the state of a rave.
5. The master / slave concept must be considered as is well known in vehicles.
It is also inconvenient in the case of electromagnetic interference. At that time, for example, the transmission right is lost due to a failure
Or by mistake another subscriber may get the transmission right at the same time.
Certainly, it is possible in principle to overcome this type of obstacle, but many hours
(Bus failure time, CPU-calculation time) and cost (hardware / software
Hardware), and for this reason, considering the point of real-time processing,
I can't respond.
6. A problem with many known networks is the synchronization of events. An example
For example, by transmitting a message to two or more subscribers.
Sometimes when trying to trigger an action, the message is always exactly the same
Must be received in between. Otherwise, the message is
When transmitting to another receiver in order (point-to-point connection), the same
Temporality cannot be realized in principle.
7. The same message is sent to different receivers in the vehicle network
Often should. If all subscribers receiving a response receive
In such a case, the occupancy of the network is significantly reduced. But this treatment
Is not implemented by known interface modules.
8. Networks in vehicles operate in environments that are significantly more heavily disturbed. I
Therefore, an error detector with good performance is necessary to reduce the possibility of overlooking transmission errors.
The transmission can be repeated if necessary. Sum of each digit
Simple algorithms, such as additional transmission of packets, only detect individual errors.
In the mixed disorder (Bueschelstoerungen) which appears in a bundle which is predominant in one vehicle
Not enough.
Even the relatively expensive protocols known today are not user-level.
Without additional safety programs (eg, multiplex transmission)
No transmission security can be guaranteed. Therefore, the HDLC-protocol
In particular, even individual bit errors are secured by a 16-bit CRC check.
Despite being proved, undetectable, erroneous changes in the message may occur.
You.
9. In order to be able to repeat if there is an error,
The receiver must receive a response from all receivers regarding the correct reception of the message.
No. 6. And 7. In, the message is sent by multiple subscribers at the same time
It was stated that it would be very advantageous to be able to receive. But this
In the case of replies, as in known protocols, separate, sequential
It is not allowed to do in messages or partial messages. Response requested
The simultaneous and consistent processing of data by the assigned bus-subscriber is in this case guaranteed.
Not proved.
Ten. Obstacles in vehicles often only act locally. Finite transmission of electromagnetic waves
Based on the seeding rate, for example, only a part of the receiver
It can happen that the level that has been changed incorrectly is detected. Therefore multiple
If one subscriber receives one message at the same time,
Receive a valid message and receive a message that has changed partly by mistake
Can occur. Because of this, during this type of failure some subscribers
Have already been processed, so that all bus-subscriber synchronization can no longer be achieved.
Is not allowed to do so.
11. Subscribers connected to the local network receive the message just transmitted.
You have to decide whether you want to trust or not. Real time
This decision must always be made in hardware, based on the
Must be done every time. Known to date for microcomputers
The interface module makes this choice only based on its unique subscriber address
No decision is made.
6. And 7. In addition to the disadvantages of such a procedure already mentioned in
Machines are also heavily loaded with message organization and content-dependent storage.
You. The calculator then interprets the data received by the interface module.
Only when the data is stored in the memory cell assigned depending on the
Is reduced.
12. Depending on the application, to code the data to be transmitted in the vehicle
Different numbers of bits are used. But regardless of the length of the data, these
Data is always transmitted by the interface module and the connected computer.
Must be guaranteed to be handled consistently from start to finish. For example, in the data
Suppose that the storage associated with the contents is performed in several stages, depending on the length of the data.
Then, when computer access and transmission are temporarily superimposed, they have the same meaning (identification code).
Old and new data intermingle unacceptably
And must be guaranteed not to.
For example, the rotation speed is coded and transmitted in two bytes and
Are stored in two storage cells by a face-module. At that time, the calculator
Without notice, read the first byte of the previous transmission and the second byte of the actual transmission.
And the combination of invalid speed-information must not occur.
13. Transmit and receive circuits are connected to the local network. Network failure
As is well known, the probability increases with the number of these circuits. Therefore, individual
Prevention measures have been taken to ensure that the entire network is not interrupted in the event of a failure of the entrant.
Must be done.
14. Due to the conductive coupling of several spatially distributed control devices, for example, compensation current
In many cases, the function of the control device is hindered.
The transmission protocol for the local network in the vehicle is only for expensive optical waveguides
It is designed to achieve conductive decoupling even when using copper conductors.
There must be.
15. In vehicle applications, change data must be transmitted quickly and slowly
Absent. The information content of rapidly changing data is no longer the actual data when received
These data are advantageously transmitted before other data to prevent loss of
It must be. Therefore, bus access and processing of transmission requests at the transmitter
Processing of data and received data according to priority must be performed in order.
Must. Priorities can be individually associated with individual messages.
For example, a request for transmission of the engine temperature has already been made, but the transmission itself is still
When not occurring, a higher priority load signal applied later for transmission.
The priority treatment of the issue must be guaranteed. In known interfaces, processing
Can be determined for each program only by the computer. This priority action
This is not possible with a microcomputer used in a vehicle for real time use. That
The computational time load is acceptable given the high transmission rate of the messages to be transmitted.
Because it will not be.
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
On the other hand, the method of the present invention having the features described in the requirements of Claim 1
Has the following advantages over the known techniques described so far. Ie
Incorporated in vehicles with special requirements for coupling between control devices in vehicles
Fast and reliable data transmission between computers becomes possible.
This means that a message is transmitted from any of the subscribers to the bus line.
So that each message includes an identifier and an ACK field.
The message can be identified with respect to content and priority using the identifier.
Identifier indicates priority for non-destructive bit-by-bit arbitration during bus access
And each of the remaining subscribers of said subscriber is directly in front of said bus line
Receive the message and each subscriber has said message,
Received and whether the subscriber should further process the message.
Evaluates the message to determine if the message is correct
Each of the remaining subscribers when the ACK is received on the bus line.
Transmitting a first dominant bit and a second dominant bit in a field
It is realized by doing.
According to an advantageous embodiment, the identifier is an address, data, sensor signal, final signature.
Commands for metering, intermediate results, commands for synchronization, commands for triggering actions, speed, speed
Slope, engine temperature, drive engine load, e.g. anti-lock or slip
Characterize content such as command data from the prevention device.
According to the second method described in claim 5, a plurality of data processing devices are provided.
Subscribers and one bus interconnecting said subscribers for transferring messages
A method of operating a data processing device for a vehicle, the method comprising:
One of the subscribers transmits messages on the common bus line, and each message
The message contains an identifier, which is used to categorize the message into content and priority.
With respect to each other, wherein the subscribers are each shaped by each subscriber.
A list of identifiers generated and managed, said list comprising said bus line
The internal processing priority regardless of the priority of the message on the
The processing priority is transmitted to the subscriber at any time.
Determine the sequence of messages to be prepared and said subscriber
Are connected by any of the subscribers connected to the common bus line.
Receive and evaluate all messages sent at the same time.
A message in which each subscriber of the subscriber contains an identifier that is consistent with the list of identifiers
Page only and receive further processing.
This method is different from the prior art described at the beginning in that the connection between the control devices in the vehicle is improved.
Fast and reliable between the computers integrated in the vehicle, with special requirements for integration
This has the advantage of enabling accurate data transmission.
According to a third method of the present invention, a data processing apparatus is provided.
Interconnects with a plurality of subscribers for transmitting messages
Wherein the messages each include a frame start bit and a
, An identifier and a control field, and a data field
The data part and the CRC file containing the CRC sequence and the CRC delimiter
A method of operating a data processing device for a vehicle, the method comprising:
Transmitting the frame start bit on a line and identifying the identifier in the data field
Indicating the format of data transmitted in the bus and access to the bus line
Configured as a priority to determine the possibility, in the head part of the message
Each transmitter has previously given permission to use the bus line with a fixed priority.
The bit level to be transmitted on the bus line and the transmitter actually detects on the bus
The bit level to be determined based on the bit level.
If the bit levels are not the same, the information on the bus line can be
If the transmission of the message is stopped and the head has the highest priority
Completes the transmission if the CRC is transmitted after the data field
The fields include the frame start bit, the data field, and the CRC field.
And in the CRC field, conflict with the frame start bit.
Transmit the pair of bit-level CRC delimiters.
With such a bit-level arbitration mechanism, two or
Collisions when more bus subscribers try to send a message at the same time
Is avoided.
During the arbitration, each transmitter will determine the bit level that the transmitter itself writes to the bus.
, The transmitter actually scans on the bus. On the transmitter itself
Thus, all transmitters for which there is no transmitted bus level will have one more
The transmission must be stopped without transmitting any packets. According to this agreement
The arbitration process can proceed without destroying any information on the bus.
Wear. The transmitter whose message has the highest priority identifier is the bus
Access rights. The transmitter transmits the started message to the end
You.
Example
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Table 1 shows the possible bus topologies (bus line type) depending on the selected transmission medium.
State), coupling type and line type.
Transmission format: time division multiplex
Baseband transmission
Access format: Multi-master principle
Limited bus assignment
Spatial spread: depends on transmission speed
The bus system described above has a superior or inferior characteristic in the transmission medium.
When one state is possible, it can be realized precisely.
An example for this is:
Example for impedance:
Switch closed / open
Transistor conduction / non-conduction
Example for energy:
Voltage is applied / Voltage is not applied
With / Without light
FIG. 1 shows an embodiment configured as a linear bus system. This cis
The system consists of continuous bus lines (core pairs or optical waveguides) and individual subscribers.
Consists of connecting lines leading to the person.
FIG. 2 shows an embodiment in which conductive coupling is performed on the bus line. dry
Is a switch that can be controlled, and is controlled by a transistor (open collector coupling).
Has been realized. Two-wire lines or coaxial cables are used as bus lines
. Control is performed asymmetrically. At the end of the bus line, the power supply voltage is impressed via a resistor.
Be added. When at least one driver transistor is conducting, the dominant
A bus condition occurs.
FIG. 3 shows two complementary drivers which are simultaneously controlled to be conductive or cut off as transmission drivers.
1 shows an embodiment in which a typical driver transistor is used. This allows the track
It is controlled to a nominal form. The advantage of this arrangement is that it is relatively
The likelihood of ass radiation is relatively low.
In this embodiment, the bus line is conductively connected to the individual subscriber. This
In an environment with electrical or electromagnetic disturbances, the subscriber may have access to another line (for example,
There is a case where a problem occurs that the connection is erroneously made via the electric wire).
FIG. 4 shows an embodiment in which a transformer is used for conductive isolation. DC
The component removal can be performed by biphase coding. The recessive state is
Realized by decoupling of all transformers from their drivers (
The driver is switched to high resistance). The dominant state is when a positive or negative pulse
This is realized by being connected to at least one of the components. Pulse polarity
Synchronization is performed with respect to determining the start bit polarity.
Another embodiment where conductively separated coupling is performed is through the use of optical couplers.
Can be realized. This means that optical coupling with an open collector output
This is particularly simplified by the use of a vessel.
FIG. 5 has a central optical coupler as an example for an embodiment with optical waveguides
Figure 2 shows a star-shaped system. Coupling is achieved by passive or electro-optical converters
be able to.
Dominant bus state: at least one transmitting diode is emitting light.
Recessive bus condition: All transmitting diodes are not emitting light.
FIG. 6 illustrates a linear bus system as an embodiment having an optical waveguide.
You. The connection line is costly due to the central bus line and the optical input and output coupling
Such passive or electro-optical converters are not required. An example
For example, the central bus line and the connecting line are welded.
Dominant state: at least one transmitting diode is emitting light.
Recessive condition: All transmitting diodes are not emitting light.
1) Transmission protocol
The message consists of the following bit fields.Start of frame,
identifier,Control field,Data field,CRC field,ACK fee
Ludo,End of frameandPause period(See FIG. 7).
Note:
In this specification,YesandRowIs used in a logical sense.
Used.
YesIf on the other hand is recessive in the bus for its action,RowIs dominant
. As a result, at least one of the plurality of bus subscribersRowAs long as you send
By all bus subscribersRowIs received.Start of frame
Marks the beginning of the message and onlyRowConsists of bits.
Bus subscribers stateBus idol(3)), ie, the bus
Is only allowed to start transmitting messages when it is free. all
The receiver isStart of frameOn the leading edge caused by
Synchronized on the basis.identifier
Means in terms of name and priorityData fieldCharacterize the content of
identifierMust make sense of the address that determines the only receiver from multiple bus subscribers.
Do not have. Correctly received messages are still processed by the bus subscriber.
It is exclusively for each bus subscriber whether or notReceiving filter(Paragraph 5) 1.1.
3). Therefore, from a transmitter perspective, point-to-point transmission
And there is no difference between the simultaneous response of several or all bus subscribers.
During simultaneous bus access by multiple transmitters, the priority is determined during the arbitration phase.
It is determined that the sender of the message will acquire the right for subsequent transmission of the message (paragraph 2).
)reference).
In this embodimentidentifierIs 8 bits long. (IFL = IDENTIFI
ER-FIELD-LENGTH = 8)Control field
(Fig. 8)
Is a bit fieldRemote transmission request,Data byte codeAnd future expansion
Contains reserved bits.
Remote transmission requestShould be transmitted by a corresponding message.
Or should be required.Data byte codeIs the data fee
Contains information about the length of the field.
In this embodimentControl fieldIs 8 bits long.
(CFL = CONTROL-FIELD-LENGTH = 8)Data field
MeansidentifierContains the information to be transmitted, which is fixed by This
Is variable (data-byte-count) and is, for example, 1,
It can be 2, 4 or 8 bytes.
DATA-BYTE-COUNT = 2 ** DATA-BYTE-CODE
DFL = DATA-FIELD-LENGTH = 8 * DATA-BYTE-C
OUNTCRC field
(Fig. 9)
This bit field contains the control word (CRC Sea
Kens)CRC delimiter(FIG. 9).
The generator polynomial is better for the security of long messages with the same number of control bits.
Small message length (120 secure) to achieve higher Hamming distance
(Smaller bits to be secured).
In this embodimentCRC-sequenceIs 15 bits long.
(CRCL = CRC-SEQUENCE-LENGTH = 15)
This control word allows the next field, namelyStart of frame,identifier
,Control field,Data fieldandCRC sequence(CRC separator
Character) Is secured.CRC delimiter CRC delimiterIsYesConsisting of bits,CRC control wordFollowed byCRC file
FieldTo end.
The cyclic code consists of the entire codeword (the bits to be secured and the security bits).
It cannot cover errors caused by cyclic shifts. Ie
Cyclic shifts again result in valid code words.
But by definitionRowIsStart of frameBit in the code word
If included, the respective rotation of the codeword isCRC fieldButYes
Can be detected by not being terminated.ACK-field
All receivers receive the correct message to the transmitter and they
As the first bit in the intervalRowNotify by transmitting bits. 2nd bit
AsYes(ACK delimiter) Is transmitted. The transmitter uses this format and method
Whether at least one of the bus subscribers has received the message without error
Can be detected.
All bus subscribers who receive a message with an error mustElla
FlagReport using.
The transmitter checks at least one acknowledgment for correct receipt of the message
If it cannot be obtained from the transmitter, the transmitter itself sends an error report.End of frame
IsYesConsists of an uninterrupted sequence of bits and is positioned at the end of each message
doing.
End of frameCan be selected as follows. Ie length information
All receivers expecting data at this location based on incorrect transmission of information
But,End of frameAlready detected a stuff error in the penultimate bit of
It is to put out (codingreference). In this way, the previous transmission error
Regardless, each bus subscriber can detect the end of a message.
The transmitterEnd of frameAt least oneRowBits (for exampleElla
FlagScans on the bus, this finally indicates that
Acknowledgment of the message transmitted by the sender. This
This causes an error condition to be raised by transmitting the penultimate bit of the message.
Unique response to error reporting even when detected by one of the receivers
Holds.
In this embodimentEnd of frameIs 7 bits long.
(EOFL = END-OF-FLAME-LENGTH = 7)
Pause period
IsHigh bitConsists of continuous rows. Which bus subscription at this time
No one is allowed to start transmitting new messages.
Pause periodDuring the period of, each receiverError flagOverload (error
To send the next message as a result.
Is delayed until all receivers are ready again.
Pause periodError reporting that occurs within
It is processed in the same way as information. But repetition of the preceding message by the corresponding transmitter
No work is done.
In this embodimentPause periodIs 3 bits long.
(IML = INTERMISSION-LENGTH = 3)Bus idol
Buses continue after a period of inactivityhigh levelWhen you lead, you are empty.
StatusBus idolCan be of any duration.RowBit receptionFret
Start of the gameIs interpreted as
The error report consists of the following bit fields:Error flagandError section
Cut character(See FIG. 10).Error flag
IsRowConsists of an uninterrupted sequence of bits.
The length of the column is therebyStart of frameFromCRC delimiterLeads to
Of "bit stuffing" applied to all bit fields up to
Can be determined to be broken. Another bus subscriber has an error on his own
Respond to it by sending a message.
In this embodimentError flagIs 6 bits long.
(EFL = ERROR-FLAG-LENGTH = 6)Error separator
Each error report isYesIt is terminated by a continuous stream of bits.
Error separatorThe transmission process for all other subscribersError flagTransmission
After completion (low after high transmission on the bus), it begins.
In this embodimentError separatorIs 7 bits long.
(EDL = ERROR-DELIMITER-LENGTH = 7)
2) Bus organization
The organization of the bus exchange is based on the following five rules:
(1)Bus access
Bus subscribers stateBus idolStart message transmission only at
Is allowed.
All receiversStart of frameMust be synchronized based on the leading edge of the
I have to.
(2) Ruling
If two or more bus subscribers start transmission at the same time, the access
Collisions are resolved at the bit level by an arbitration mechanism.
During the arbitration, each transmitter will determine the bit level that the transmitter itself writes to the bus.
, The transmitter actually scans on the bus. On the transmitter itself
Thus, all transmitters for which there is no transmitted bus level will have one more
The transmission must be stopped without transmitting any packets. According to this agreement
The arbitration process can proceed without destroying any information on the bus.
Wear. The message has the highest priorityidentifierThe transmitter with the
Access rights. The transmitter transmits the started message to the end
.
(3)coding
Is a segment of a messageStart of field,identifier,Control feel
Do,Data fieldandCRC fieldIs a bit stuffing way
It is coded according to. 5 in uninterrupted order in the data stream to be transmitted
When two transmitters have the same bit, the transmitter will automatically bit the bit with the opposite value.
Into the flow.
(Four) Decoding
Is a segment of a messageStart of field,identifier,Control feel
Do,Data fieldandCRC fieldA bit of stuffing
Coded according to the method. The bus subscriber has five identical bit levels
Receiving in an uninterrupted order, this subscriber will be able to view subsequent stuff bits
Remove from the stream. The value of the stuff bit is the opposite of the preceding bit.
(Error checking).
(Five) Error reporting
Each of the bus subscribers detecting the transmission error has six consecutive row bits.
(Error flag) To notify all other bus subscribers.
Error reporting occurs immediately after an error is detected, i.e., the bit following the error condition.
You can start with Only when a CRC error is detected, an error report is sent for 3 clocks.
Only sent out later. by thisACK fieldIs due to a CRC error
It is guaranteed that it will not be rewritten by a triggered error message.
Error reports are issued on at least six buses.RowAfter a bitRowFromYes
End by moving to (Refer to the state diagram for error handling)
(6)Overload
Each bus during overload (received messages not yet processed)
Subscribers,Pause periodDuringError flagAll this by sending
Can notify other subscribers (Pause periodreference).
3) State diagram
3) -1. State diagram description
Each rectangular block indicates the system status. Input and state changes
Transitions between number-dependent states are indicated by connecting lines with arrows.
State transitions are always made by the active edge of the bus clock. The same
Output data is applied to the bus line by the lock side edge. The actual bus level is
It is scanned just before the next active bus clock edge.
Bus idolAfter the state, the bus clockYesFromRowTo the next bus level transition to
Synchronized on the basis.
Inputs and state variables can be organized and combined into one decision vector.
it can.
The decision vector has the form:
(Bus monitor,Bus drive,staff,count,TX request,CRC error,
Overload)
The meaning is as follows:
Bus monitor
An input variable that reproduces the scanned logic level on the bus line.
Bus monitor= 0 corresponding to the dominant bus level(Row) Bus monitor= 1 corresponding to recessive bus level(Yes) Bus drive
State variable indicating the logic level transmitted in this state.
Bus drive= 0 Transmission level dominance(Row) Bus drive= 1 Transmission level recessive(Yes) staff
Indicates whether the bus level was constant during the last five scan clocks
Input variable to be used.
(FiveRowOr fiveYes). There are five bus monitor levels.
Is the actual value of this column.
staff= 0 The bus level changed alternately.
staff= 1 bus level was constant
count
A state variable that indicates whether the internal counter (CNTR) has performed a counting operation. this
A counter is not required in all situations. If necessary,
The counter is set upon transition to the corresponding state.
Count = 0 The counter has not finished counting operation yet (CNTR <> 0)
count= 1 Counter finished counting operation (CNTR = 0)
TX request
An input variable that indicates whether the message is ready for transmission
, So that it must be involved in the next bus allocation procedure.
TX request= 0 There is no transmission application
TX request= 1 There is a transmission application
CRC error
State variable that indicates whether the received message had a transmission error. This
Variables areCRC sequenceIs set after receiving the last bit of
CRC error= 0 There was an error in reception
CRC error= 1 Transmission error
Overload
Last received message could be processed by interface logic
Or a state variable that indicates whether this message is overloaded.
Overload= 0 The receiving logic is overloaded.
Overload= 1 Receiving logic is in preparation.
The decision vector uniquely determines which subsequent state is progressing
Is determined. Thus the state diagram can be described using decision vectors
. If "X" is specified for a given element in the state vector,
This means that the corresponding variable is not important for the decision (variable is "0" or
May be "1").
3) -2. StatusBus idolExample for
StatusBus idolIs the stateInspection suspension periodIs a regular succession of. Statusbus
IdolAlways recessive transmission level atYesIs applied to the bus line.
Transition to subsequent state:
Decision vector (1,1,1, X, 0, X, X):
This decision vector means that:
Bus levelYes, Transmission levelYes, The bus is already at least 5 clocks longYesso
Yes, the counter is not important, there are no transmission requirements, transmission errors and overload are important
Absent. Since no bus action was detected and there was no transmission request,
State is againBus idolIt is.
Decision vector (1,1,1, X, 1, X, X):
At this time, if the other variables are the same as in 1), there is a transmission request. Bus line
Since the road is free, transmission can be started immediately. So the subsequent state is
,Start transmission of frameIt is.
Decision vector (0,1,0, X, X, X, X):
The bus line has a levelRowWas detected. Ie at least one other bus
It means that the subscriber has started transmitting the message. The detected row bit is
Is the start of the frame. Subsequent states are:Receive identifierIt is.
All subsequent decision vectors are stored in hardware in the interface module.
Indicates an air or hardware failure.
Correspondingly, the following state diagram:Receive mode,Transmission modeandError handling
ReasonFor all other system states described in.
In addition to decision vectors arising from obstacles in the bus line,
Only vectors that may occur in the wear are listed. Rest vector
Is for simplicity of control unit or stateHardware errorSystem in
Can be handled to increase security.
3) -3. State diagramReceive mode
FIG. 11 shows a flowchart of the state diagram reception mode.
StatusBus idolFrom the busStart of frameState by detection of
Receive identifierto go into. At the time of state transition, the counter CNTR sets IFL = 8 (IDENTI
FIER-FIELD-LENGTH) is added in advance. IFL has several
Indicates whether the identification bits have been combined (1)identifierreference).
Depending on the identification bit received, the statusReceive identifierLoop goes around
And the counter is decremented. A stuff bit occurs in the identifier
When,staff= State based on 1Ignore ID stuff bitMigration to
Will be There the stuff bit is removed. Afterwardsstaff= 1
If so, an exception condition must exist. (Bus line failure, another subscriber
Error report, unexpected bus stop state);
You can make a return jump to.
After the counting operation of the counter is completed, the systemReceive identifierOr alternativelyID staff
Ignore bitsFrom) stateReceive control fieldMove to Where the counter
CFL = 8 (CONTROL-FIELD-LENGTH) is added in advance.
Control fieldIf all bits ofReceive data file
FieldAt a data field is received. In this case, as a special case,
Not a constant but a variable DFL (DATA-FIELD-LENGTH)
Pre-added. The DFL can take the values 8, 16, 32 or 64.
State asReceive CRC sequenceAtCRC control word(CRC
sequence) Is received. For this purpose, the counter CNTR first has CRCL = 15.
(CRC-SEQUENCE-LENGTH) is added in advance. Last CRC
After receiving the bit, the state variableCRC errorIs set (CRC error= 0 is d
Not mean raCRC error= 1 means an error in the transmission frame).CRC control wordIs always levelYesBit with (CRC delimiterBy)
Must be terminated. This is a stateReceive CRC separator▲ ○ 10 ▼
Hey
The receiver must acknowledge receipt of the message in the next bus clock cycle.
DoRowIn case of level transmission or errorYesDone by sending a level
Will be Bus levelYesLevel of dominance when detectingRowIs sent,
Always set the first acknowledge bit to levelYesMust haveAC Sent by all receivers. levelRowStatus is received whenerror End of frame receptionAt the time of the state transition, the counter CNTR sets EOFL = 7 (END
-OF-FRAME-LENGTH).CRC error= 1
If, orEnd of frameBus level during the communication periodRowIs received In the error-free state, the message is then completely received. Next state
And IML = 3 (INTERMISSION-LENGTH) cycle
Each receiver can report an overload (OVERLOAD = 1),
As a result, the sending of the next message is delayed until the receiver is ready again.
After several operations, the subsequent stateBus idolTo a new reception or
The transmission cycle starts.
The next field, namelyControl field,Data fieldandCRC
KensState with respect to stuff bits that can occur inIdentifier
ReceivingThe implementations designed for are appropriate.
3) -4. State diagramTransmission mode
FIG. 12 shows a flowchart of the state diagram transmission mode.
StatusBus idolFromBus idolSend request occurred before or during the period of
When (TX request= 1), the transition to the transmission mode is performed. Because of this state
FigureReceive modeWill be helpful.
Message sending is the dominant sending levelRowIs sentFrame star
Send a reportStarts with. More dominant level of disabilityRowButYesDue to obstacles
If changed, stateError handlingMove to
Otherwise stateSend identifierResults in a bus allocation procedure
Occurs. First, the counter is IFL = 8 (IDENTIFIER-FIELD-LE
NGTH).
The received level corresponds to the transmit level and the last five bus levels are constant
Status and the counter has not yet completed the counting operation.Send identifierTo
Stay (just the counter decrements).
StatusSend identifierEnds when:
-Transmitted recessiveYesThe level has been rewritten by Row. Therefore bus
The assignment disappears.staffIf = 1, the subsequent state isNo ID staff bit
SightIt is. Otherwise, if the counter has not finished counting, the subsequent state isidentification
Receiving childAnd if the counter has completed the counting operationReceive control fieldsIn
You.
-The transmitted low level of dominance isYesChanges to Subsequent states areerror
processingIt is.
The reception level corresponds to the transmission level; If the last five levels are the same
,StatusID stuff bit insertionMust move to. Count in other cases
If the instrument has completed the counting operation, the subsequent stateSend control fieldsMove to This
In this case, the bus assignment was realized.
StatusInsert ID stuff bitAtIdentifier fieldStaff bits
Is inserted. In this state, there is no possibility that bus assignments will be lost,
For different transmit and receive levelsError handlingIs a subsequent state. Other places
State if total counter has not finished counting operationSend identifierBack to
If the counter has finished countingBus assignmentIs realized, and the subsequent state isControl file
FieldIt is.
StatusSend control fieldsCounter enters the counter, CTR = 8
(CONTROL-FIELD-LENGTH). Bus assignment
The transmission and reception levels must always be the same after that.
No. If not, stateError handlingMove to Counter completes counting operation
System has not changed and the edge has changed in the last five clock cycles,
Is in stateSend control fieldsOnly, the counter is only decremented
It is. Stuff bit insertion, stateInsert CF stuff bitAt line
Be done. If the counter has completed the counting operation, the subsequent stateSend data field
FaithIs performed.
StatusSend control fieldsThe process in the stateSending data fieldsYou
AndSend CRC sequenceAlso fits.Send data fieldsTo
Upon entry, the counter CNTR can take the value 8, 16, 32 or 64
The variable DFL (DATA-FIELD-LENGTH) is added in advance.CRC
Send sequenceWhen entering the counter, a constant CRCL = 15 (CRC-FIELD
-LENGTH) is added in advance.
CRC sequenceFollowed byCRC delimiterMust be transmitted. This
Is a stateSend CRC delimiterThis is performed at {circle around (10)}.RowAfter
Sent toYesIf the state changes due to a failure,Status error handlingMove to
Subsequently, the acknowledgment bit is checked. ReceivingYesThe level is for all subscribers
Either the message was not received without error or all subscribers
Means that the system is synchronized. Therefore the transmitter is in stateError handlingsmell
Sends an error report.RowSubsequent state when receiving levelACK delimiter If not,Error handlingJump to
End of the gameIs sevenYesSince the counter CNTR has EOFL = 7
(END-OF-FRAME-LENGTH) is added in advance.YesLebe
When the system receives the counter, the counter will stop counting and thenInspection pause RowWhen receiving a levelError handlingJump to
StatusInspection suspension periodWith the move to,Transmission modeEnds. StatusInspection leave
Suspension periodIsReceive modeAre the same as those described above.
3) -5. State diagramError handling
FIG. 13 shows a flowchart of the state diagram error processing.
Error handling is stateSend error flagStarts withError flagIs everything
All subscribers have a transmission error on the bus or the receiver is overloaded
Used to report thatError flagIs six consecutiveRowBi
And the counter CNTR is thereforeSend error flagEF when entering
L = 6 (ERROR-FLAG-LENGTH) is set. Sent by obstacle
Trusted dominance levelRowButYesIf it changes toError handlingBut
You can get started. Otherwise, the counter is decremented. Counting state Zero state
Error SYNCIs performed.
StatusError SYNCIn, depending on the caseError flagSend another subscription
Wait for the person to prepare. This means that the bus levelYesBy moving to
Is detected.
Error handling isError separatorState by sendingSend error delimiter
Is terminated at At that time, first, the counter CNTR sets EDL-1 = 6 (ERROR
R-DELIMITER-LENGTH = 7) is added in advance.Error separator
letterIs sevenYesBits, the first of which is the stateerror
SYNCHas already been sent. When the remaining bits are sent out on the busRowLebe
Is detected, a newError handlingBegins. Otherwise, the counter has elapsed
After stateInspection suspension periodMove to Thus, the error processing ends.
4) Error handling
4) -1. Error response
Each subscriber must immediately detect the error, i.e.,
Error report (Error flag) Is sent. CRC error
Only at the time of detection, the error message is finally transmitted three clocks later. to this
ThanACK fieldBy the error report triggered by the CRC error
It is guaranteed not to be rewritten.ACK fieldEmpty
The transmitter confirms the message from some receivers and
An error report from the transmitter can also be provided. This gives you a high probability
To determine if there is a fault in the subscriber (transmitter) itself or the receiver.
And be able to.
Error reporting is at least six consecutiveRowbit(Error flag)
You. ContinueRow−YesAfter the transition, at least 10 moreYesI have to wait a bit
Must (Error separatorandPause period).
4) -2. Error occurred
Error handling depends on its spatial occurrence as well as its temporal occurrence.
In 4) -5, an example of an error response of the open collector bus will be described.
From Table 2 below, all possible individual bit error examples can be inferred.
An example for an error occurrence, indicated here by 4) -5 below the attached number
Is illustrated.
4) -3. Error classification
The fixed bus protocol described in 1) and the bus organization function specified in 2)
Based on this, the following classes of errors can occur:
Transmitter:
BF Bit error, bus level does not match transmission level.
BK stateSend identifier(Arbitration) andStart of frameIn the transmission of
,RowBus level when transmittingYesOnly errors are recognized
AFReceiving an acknowledgmentNo acknowledgment during period
NF stateInspection suspension periodOn the bus betweenRowbit
Breach of SF staff rules
Receiving machine:
CF CRC error
DFCRC sequenceIsCRC delimiterDoes not end with, ie CRC
Control wordYesBit doesn't last
NF stateEnd of frame receptionandInspection suspension periodBus betweenRowbit
Is
Breach of SF staff rules
BF stateSend ACKBit error in
Combinations consisting of temporal and spatial occurrences in the following Table 3 4) -3;
All error detection possibilities arising from the various classes of errors are summarized.
The abbreviations in the top row of each column in Table 3 indicate errors that occur in the transmitter.
And the bottom row characterizes the errors that occur at the receiver.
4) -4 Description of example
The following abbreviations are used in the following schemes:
− 障害 Obstacle
− −−− Unfailed message
-*** Internal intervention
− ## External intervention
− S stuff bit
-1.8. numbering
-R bus stop (statusBus idol) Is detected
-B A bit error is detected during the transmission period
-F error is detected by the subscriber
− Z start of error message
-K subscriber violated arbitrage and abandoned its transmission
Model parameters for the following error handling example:
The maximum number of bits of the same level (S = 5)
−End of frameIs six consecutiveYes(EOFL = 6
)
−Pause periodIs three consecutiveYesConsists of bits (IML = 3)
The error message is at least six consecutiveRowConsisting of bits (
EFL = 6)
-The subscribers already transmitting or wishing to transmit by the transmitter are indicated.
Be done
4) -5 Example of individual bit error
4) -5.1 Global failure, discoverable by all subscribers.identifier
Bit error in
S1, S2: transmitter, E1, E2; receiver
Transmitter “loses” arbitrage and then detects stuff errors as well as receiver
I do. Error notification and subsequent bus stop (statusBus idol) After the new transmission
Or the repetition of the failed communication can be started.
The two transmitters start transmitting at the same time.
A bit error occurs in the transmitter S2 due to the failure, and the transmitter performs error communication.
Is sent. This causes a stuff error in the receiver and the transmitter S1
A bit error and / or a stuff error. Error communication
AfterRowBit and subsequent bus stop (statusBus idol)) After a new transmission or
Can start repeating the failed communication.
4) -5.2 Error has part of receiver and transmitter or transmission desire
Occurs at the subscriber.Data fieldStaff in
error
Transmitter detects bit error and faulty receiver detects stuff error
And sends an error notification. This allows for stuff efficient
Error occurs and the receiver sends an error message as well. Last error report
RowBit and subsequent bus stop (statusBus idol) After new transmission or failure
Communication can be repeated.
4) -5.3 Error has part of receiver and transmitter or transmission desire
Occurs at the subscriber.ACK slotBit error in
ー
The faulty receiver detects a bit error (theRowBit suffers)
One error report is sent. The transmitter does not get an acknowledgment and sends an error message as well
I do. This allows unhindered receivers to detect errors (ACK delimiter
Character) And the receiver sends out an error report at the same time. Last row of error report
After the start of the transmission, start a new transmission or repeat the faulty message.
Can be.
4) -5.4 Only the transmitter is affected.Bus idolError in
The failure prevents subscriber S1 from starting transmission anymore and
The receiver behaves like a receiver until the end of error handling. S1 is a staff error
And sends an error message. This causes a stuff error in the receiver
Occurs, and an error message is transmitted in the same manner. Error notification and subsequent bus stop
(StatusBus idolAfter), a new transmission can be started.
4) -5.5 Failure in transmitter only.Data fieldStaff in
error
The transmitter detects stuff errors and bit errors simultaneously and sends an error report.
Send out. This causes a stuff error in the receiver, and an error report
Send out. Last error reportRowBit and subsequent bus stop (statusBus eye
Dollar2.) A new transmission or repetition of the faulty communication can then be started.
4) -5.6 Error occurs in all receivers,
It does not occur for subscribers who have a desire to trust.Control field
The bit error length designation in the above changes due to the failure.
Example 1: Expansion of length specification,
The receiver expects a longer message than was actually sent.
The receiver can no longer receive the message in the correct place,
The transmitter then detects the error and sends an error message. This allows reception
A stuff error occurs in the machine and an error message is also sent. Error reporting
LastRowBit and subsequent bus stop (statusBus idol) After the new transmission
Or you can start repeating the failed message.
Example 2: Reduction of length specification,
The receiver expects a shorter message than was actually sent.
The receiver detects the CRC error and sends an error notification. This allows the transmitter
A bit error occurs and the transmitter also stops error reporting. error
At the end of the callRowBit and subsequent bus stop (statusBus idol) Later, new
A new transmission or repetition of the failed message can be started.
4) -5.7 Error occurs in a part of receiver,
It does not occur for subscribers who have a desire.Bus idolIn
Bit error
The faulty receiver is supplied with an incorrect length designation due to the fault,
Perform CRC check at wrong location. The CRC of the faulty receiver is correct
If it occurs more than eight clocks later than the
Send an error report. If the CRC check occurs within 8 clocks after the correct position, a fault will occur.
The offending receiver detects the CRC error and sends an error notification. This
Bit errors occur at the transmitter. The faulty receiver will detect the end of frame
To receive an unacceptable bit sequence and to send an error message as well. Error notification
The end of the reportRowBit and subsequent bus stop (statusBus idol) After a new biography
It is possible to start repeating transmissions or faulty communications.
4) -5.8 Error occurs in a part of receiver,
It does not occur for subscribers who have a desire.
Data fieldStaff error in.
The faulty receiver detects a stuff error and sends an error notification. This
This causes a bit error at the transmitter and a
A tough error has occurred and it also sends an error message. End of error report
ofRowBit and subsequent bus stop (statusBus idol) After a new transmission or
You can start communication with a fault.
5) Interface Management Processor (IMP)
5) -1. Constitution
5) -1.1 General concept
5) -1.1.1 Structure
IMP has the following issues
Between the CPU and the serial interface,Dual port RAM
Data exchange by using (DPRAM)
Control of transmission and reception;
FIG. 14 shows a block circuit of the serial interface module. Series A
The interface module consists of the following parts:
-DPRAM
-IMP
-Serial shift register
-Bus logic circuits
-Clock oscillator
The connections between the components are specified in the block diagram.
5) -1.1.2 Message priority
The priority in the IMP depends on the location of different messages in DPRAM.
Is determined. The priority (arbitration) on the bus isidentifierDecided by
Can be
The process of searching for the highest priority message in the IMP is based on the lowest DPRAM address.
Start at
5) -1.1.3 Acceptance filter
Each communication arriving from the bus is checked to see if it should be received.
You. Therefore, in DPRAM, all messages processed by this IMP
The list with the message is read through. Incoming messages go to DPRAM
Is thatidentifierWas found there and this means thatReceive / SendFinger by bit
As shown, it is only forwarded when it should be received again.
5) -1.1.4 Queue for messages to be sent
Each message that should be sent is sent to DPRAM by the CPU.
Written and thenSend requestBit is set. The search process is transmission
Find the highest priority message that exists for. Only this message is serial
It is considered for transmission in the shift register. The CPU will later become more important
When subscribing to a message for transmission, the search process discovers this and takes the first message.
Messages are eliminated. This allows the message to arrive at its priority according to its priority.
It is transmitted regardless of the arrival time.
5) -1.1.5 Queue of received messages
When received messages are stored in DPRAM, automaticallyInterrupt requestBit
Set. The search process is based on the received message and the message with the highest priority
And forward the interrupt signal to the CPU. Because the CPU responds to this interrupt
Before, when more important messages are stored in DPRAM, the higher priority
Messages are considered. This ensures that the message is independent of its arrival time
, Will be considered accordingly.
5) -1.2 DPRAM organization
DPRAM isdescriptor(identifier,Control segment) And bus by CPU
Of all messages that should be received or sent viaData field
DoContains. DPRAM partitioning is independent of the specified protocol
.
possibility:
-Separate memory for incoming and outgoing messages
−descriptorandData fieldIsolated memory for
-The only memory for all tasks
In the first embodiment, one memory is proposed for all tasks. Me
Sages can be registered in the memory at regular intervals. But to save storage space
In order to get the message,Data byte count3 or depending on
The data is densely packed and stored according to the length of 10 bytes.
The size of the DPRAM is currently fixed at 64 bytes. Integration costs
When trying to make it smaller, the memory can be expanded. If you do this
Relatively large or long messages (Data fieldAlso
descriptorAlso) can be stored. Replacement message for lack of communication
Page can also be stored in DPRAM, which allows software
Is simplified.
Thus, DPRAM is used as follows:
-At the same time, determine whether the incoming message should be received
Memory (acceptance filter)
-Incoming and outgoing messages, organized according to priority
Queue for the
-Memory for IMP control registers
5) -1.3Control segmentOrganization
5) -1.4 DPRAM functions
5) -1.4.1Data byte code
During the search process, the DPRAM address pointers
Have to tell the beginning of.descriptorandData fieldPacked tightly
When memorized, move the pointer
2 ** (DATA-BYTE-COUNT) +2
By just raising, the next message can be indicated. Memory location
To make better use of messages and messages, multiple messagesdescriptorSource
And can be transmitted as a large message. Largest block
The size is fixed to 8 bytes in advance.
Data fieldThe length of
DATA-BYTE-COUNT =
2 ** DATA-BYTE-CODE
From the data bytecode having
5) -1.4.2 Pending
pendingBit indicates that the transmission or interrupt routine has not yet completed.
And instruct. Transmission starts on the bus or the CPU acknowledges the interrupt (
When an interrupt pointer is loaded), the pending bit is set automatically.
This pending bit is automatically transmitted (successfully or not) after transmission.
Dynamically reset. thispendingSets are further controlled under program control.
And depending on the CPUInterrupt requestTogether or the sameidentifierNew Messe with
Reset when a page arrives. Of the messagependingBit is set
Then, this message is not considered during the search process.
pendingThe bit allows the CPU programmer to exit the interrupt routine.
Whether another interrupt broke the consistency of the message with multiple bytes
It is possible to inspect. **pendingBit is the end of the interrupt routine
AlwaysYesWhen on level, this isData fieldIs the next message
This is a confirmation that processing has been performed consistently before the arrival of the page.
This process is interruptedEnable=YesDone only forInterrupt enable
BullIs reset to low level,pendingBits are assigned to CPU
It is not set by the print confirmation.
5) -1.4.3Interrupt enable
SetInterrupt enableByInterrupt requestTo the CPU in the right relationship
Transfer.
Interrupt enableIf is not set, an interrupt action is reported to the CPU.
Is hindered.
5) -1.4.4Interrupt request Interrupt requestMeans that each time a newly received message is transmitted to DPRAM,
Interrupt enableAutomatically, regardless of the state of theYesSet to level.Interrupt
RequestIs the repeated transmission (Transmission count=Yes) Is also set when it fails
It is.
5) -1.4.5Transmission count Transmission countCounts transmission attempts.Transmission countAfter the transmission is carried out
Reset. After the second faulty transmission, the user software may perform subsequent error handling.
To be able toInterrupt requestIs set.
5) -1.4.6Send request
SetSend requestLeaves the IMP to transmit its message
You. There are two different states:
a.Receive / Send=Row(Transmission) Start value after reset. The message is sent
You.Send requestIs set by CPU orRemote transmission requestComing with
Depending on the messageYesSet to level.
b.Receive / Send=Yes(Receive) All messages characterized this way
, In receiving mode. As an exception in this situation,Send requestBy the set
,EmptyData fieldAnd setRemote transmission requestMessage with
Is sent.
5) -1.4.7Receive / Send Receive / SendDetermines the direction of the data.
a.Receive / Send=Row(Transmission) Start value after reset. In DPRAMDe
Data fieldIsReceive / SendButRowComes when set to a level
The message is write-protected. The message isTransmission request highBy
Is activated. But with the following exceptions:Remote transmission request=YesComing message
When inControl segmentofSend requestIsReceive / Send=RowDespite
WithoutYesIs set toSend requestIs the only bit that changes in this operation
Yes, all other bits remain write protected thereafter. This place
The device is used for requesting a message by another bus subscriber.
b.Receive / Send=Yes(Receive)
The incoming message isData fieldTransmitted atinterrupt
requestAutomatically sends each time a message belongsYesIs set to
5) -2. Data exchangeCPU-DPRAM
5) -2.1 Synchronization problems
Consists of multiple bytesData fieldReplacement applies without consideration of synchronous operation
Can be performed. HoweverData fieldShould be processed synchronously
If so, appropriate synchronization must be set. Hardware costs
Software synchronization is currently proposed in order to keep the system low. This
In the disposition of the above method, the CPU has priority over all other access attempts.
Access the DPRAM during cycle stealing.
5) -2.2 Asynchronous operation
DPRAM is used by the CPU as a RAM extension. Another for that
No transmission command is required. The received message is simply written to DPRAM,
At that time, the preceding message is rewritten. The transmission must be transmitted by the CPU.
ComeData fieldBelong toControl segmentInSend requestDepending on the set
Started.Send requestIs also from an external CPU,Remote transmission requestBy
Can be set.
5) -2.3 Software synchronization
5) -2.3.1 Sequence number inquiry
The transmitting CPU isData fieldUse bytes as sequence numbers
And the sequence numberSend requestIncrement each time before setting the bit
When receiving, the CPU that performs the receiving operation, based on the sequence number,De
Data fieldWhether the sequence number has changed after processing the data in
Can be inspected. CP that performs receiving operation when sequence number changes
U must repeat part of the process with the new data.
5) -2.3.2Interrupt requestQuery
New incoming messages areInterrupt requestBit belongingControl segmentSelf
Set dynamically. CPUInterrupt enable=RowDo not report interrupts
SometimesInterrupt requestIs reset before each message is processed and
Later, it is checked whether it has been set again in the meantime.
5) -2.3.3 Interrupt controlled processing
The CPU that operates to receive the message to be receivedControl segmentToInterrupt b
NavelBits can be set. New incoming messages belong to
Interrupt request bitAnd automatically at the same timependingBitRowTo
set. The most important interrupt is reported to the CPU. Check CPU automatically
TopendingBitYesSet to. CPU terminates interrupt processing
Both (Interrupt requestBefore resetting and pending), the CPUpen
DinAsk Gbit.pendingBit is always stillYesIn level
At this time, the next message has not arrived in the interrupt processing.
5) -2.3.4 Block transmission
Data fieldIn order to process synchronously,Data fieldIs a block
It can be transmitted to and from the CPU on a per-task basis. This requires 2
A perfect RAM storage location must be provided for double storage.
a. Submit
First used as a semaphore variableSend requestIs inspected. It is reset
WhenData fieldIs DPRA from CPU-RAM for each byte
M. afterwardsSend requestIs set.
warning: Set in the processing of this methodRemote transmission requestCorrect for a bit
Synchronization cannot be guaranteed.
b. Receiving
Before the original interrupt routine starts, as described in 5) -2.4.2
,Data fieldAre transmitted to the CPU-RAM for each block. This allows
The probability that the data will be inconsistent from time to time is significantly reduced. The reason is interrupt
The critical time interval for the whole process isData fieldLow based on block transmission
Because it is reduced.
5) -2.3.5 Duplicated receive buffer
DPRAM can have two storage locations for important messages
. that timeidentifierAppears twice in the DPRAM. User software is DPRA
The message arriving from the memory location of M, following the confirmation of the interrupt,Receiving
/ SendSwitching to another storage location is possible by changing the bit. The process of this method
In one locationReceive / SendBit is high, and
Ready to receive the appropriate messageidentifierThe other having
At the memory locationReceive / SendBitRowAnd is therefore just received
The message is write-protected there.
5) -2.4 Hardware synchronization
As a premise for hardware synchronization, the CPU must be a fast
Lock transmission and non-interruptable semaphore processing must be provided. DPR
Access to the AM is defined by a semaphore bit between the CPU and the IMP.
The defined access protects against inconsistent transmissions throughout. End of transmission
Sufficient time must be set between the end of communication and the start of a new transmission. worst
, The IMP must wait until the CPU finishes the block transmission.
Absent. In the worst case, the CPU writes the received message to DPRAM and
Wait until the next message to be transmitted is loaded into the serial shift register.
I have to.
5) -3. Data exchange DPRAM-shift register
5) -3.1 Parallel control process
The data exchange between the DPRAM and the serial shift register will be described later for its function.
Are controlled by a plurality of parallel processes. The process is initialized
Therefore, the state shifts to the active state by the start signal. Active smell
Each process can send another activation signal, and these signals
Move to a different process. The start signal is always sent by the source process at the same time.
It does not mean that it must be deactivated. The whole control is
FIG. 15 shows a control diagram of the process.
Start signal:
-End of transmission
End signal at the end of a transmission that ended without fault. StatusEnd of frame transmissionOr
StateInspection suspension periodSet to the bus clock at the time of transition to.
-End of ruling:
Signal at the end of the arbitration process; after the occurrence of this signalbusAccess is regulated
(Send or receive).identifierSet to bus clock at end of transmission
.
-Start of the search:
searchIn order to start anew from the beginning of DPRAM in the process,
Start signal;Receive / SendOccurs at the end of the process.
-Transmission error:
Error reporting during transmission. When an error notification is transmitted to the bus,
Set for
-Start of transmission:
RoadStart signal for process, store process or error process
Occurs at the end of
-Continuation:
− New start in endless process
These processes are used below in ALGOL or PASCAL
A description will be given using such a general control flow-construct. At that time the information provision statement
In this case, the processing is performed according to the above-mentioned construct.
5) -3.2Roadprocess
RoadThe process loads the next message to be transmitted into the serial shift register
I do. When a message is not waiting for transmission,searchThe process starts
You. yetbusIs occupiedsearchProcesses that the process may have to transmit
Finding a second message with a higher priority in the process queue
This message eliminates previously discovered messages. Road pro
FIG. 16 shows a flowchart of the process.
Bus availability:
During the period when the bus is empty,Message segmentIeflame
Start,identifier,Control field,Data field,CRC fieldYou
AndACK fieldIs a transmission period.Transmission status
:
Set at the end of the ruling (Yes) Or reset (Row)
Must
5) -3.3Storeprocess
StoreThe process can either store incoming messages or send outgoing messages.
Di ofSend requestandPendingProcess bits. The signal indicating the end of transmission is
Occurs only after the transmission process has been successfully completed without interference. Transmission error in case of failure
Occurs. FIG. 17 shows a flowchart of the store process.
5) -3.4errorprocess
Error processTransmission countIncrements the second or
For unsuccessful transmissionsInterrupt requestIs set. Incoming message is on failure
No further processing is done in. First, the error process flowchart
It is shown in FIG.
5) -3.5Receive / Sendprocess
If a ruling is obtained, belong to the message transmitted at that timependingBi
IsYesSet to and thenTX pointerIs loaded on the stack
It is.Receive / SendThe process depends on the output of the arbitrationTX pointerOrRX Poi
ChildTosearchBefore the process is started by the start of a search, an empty address
Reset to pointer. FIG. 19 shows a flowchart of the reception / transmission process.
Show.
5) -3.6searchprocess
The search process is continuously performed according to the DPRAM address pointer as follows:
Explore
−Send requestIs set, the message to be transmitted (TX point Ta
),
Messages to be received (RX pointer), Ie receivedidentifierIs D
Whether it is stored in PRAM,
Should trigger an interrupt request in the CPU, ie an interrupt there
Message with request and interrupt enable set
searchThe process occurs when a real-time sequence upon transmission on the bus requires it
, Start of the DPRAM based on the message with the highest priority by starting the search
Reset to Searching the entire message is performed as an indivisible operation.
It is. In each clock cyclesearchThe process is the CPU's DPRAM
Settled in a cycle stealing process and
Can be delayed by the clock cycle. After the end of an indivisible operationsearchThe process
, The semaphore variable againsearchUntil it can be set by the process itself
With higher priority due to DPRAM accesssearchEliminate the process
Can be. A flowchart of the search process is shown in FIG.
5) -3.7Interrupt processingprocess
Interrupt processingThe process is responsible for receiving messages or messages
The interrupt of the page is transferred to the CPU. Each time, depending on the arrangement in DPRAM,
The interrupt having the highest priority determined by the CPU is transferred to the CPU.Interrupt processing
A process runs without interruption, in parallel with other processes. First interrupt pointer
The period value is an empty address pointer. The flowchart of the interrupt handling process
As shown in FIG.
5) -4. Access control for DPRAM
5) -4.1 Access synchronization
Access to the DPRAM is defined by semaphore variables. this thing
ByData fieldandControl segmentTo related bytes
Indivisible access is guaranteed. For other accesses, the semaphore variable is reset
Until they are stopped. This makes it longer than one byteData fieldFrom beginning to end
Is protected. Multiple processes can set semaphore variables simultaneously.
And the following priority scheme applies:
a.Store
b.Road
c.error
d.Interrupt processing
e.Receive / Send
f.search
The CPU is excluded from the access processing using the semaphore. It's Cycles
With every teaming, you always have an immediate advantage over all other access. This rule
May occasionally break data consistency on CPU access
It is clear that there is. To avoid this, as is well known
Must also be associated with an access rule having a semaphore. I
However, for this, CPUs currently on the market are not yet realized,
Special instructions are needed for indivisible processing of semaphores.
5) -4.2 DPRAM address pointer
The DPRAM is accessed from a variety of different sources. For example, CPU and
From a parallel process. The address then comes from:
-CPU address
−Empty pointer:
An address indicating an empty, ie, unsatisfied, message
Less pointer. Address pointerEmpty pointerWhen this is equal to
Is interpreted as nonexistent.
−Search pointer:
searchProcess address pointer
−TX pointer:
Address pointer to the message to be sent. The message is sent
If not,TX pointer=Empty pointer
−RX pointer
Address pointer to the message to be received. Message received
If not,RX pointer=Empty pointerIs
−Interrupt pointer:
An address pointer to a message that has a request to quit at the CPU. Shasha
If no request exists,Interrupt pointer=Empty pointerIt is.
The address pointer is the DPRAM address where the data is to be stored or read.
In order to obtain the source, it is processed in different processes. Address pointer
The actual access of DPRAMs using the system is organized according to its priority.
You. Indivisible access to multiple bytes set the semaphore variable itself
Use semaphore variables to block access to all processes except processes
It is done.
5) -4.3 Priority control
The priority control is performed by the CPU access to the DPRAM as schematically shown in FIG.
The set of variables and semaphore variables are arranged according to priority. The process is
The dress is not accessed by the CPU (no access is requested, and
Access is not prohibited) and the semaphore variable is occupied by another process.
No (semaphore =Row) Only when added to the address input side of DPRAM
Is allowed.Road,error,Interrupt processing,Receive / SendandsearchThe connection terminal of
, The details are not shown because they are the same as the stores.
The implementation for the block “Access Control” in the above schema is
It is repeated cyclically in the clock cycle, and is instructed in the flowchart shown in FIG.
Have been.
The invention's effect
According to the operation method of the vehicle data processing device according to the present invention,
Between computers with special requirements for coupling between control units in vehicles
This has the advantage that fast and reliable data transmission is possible.
【図面の簡単な説明】
第1図は、線状のバス構造に対する実施例の概略図であり、第2図は、バス線
路の、導電結合された、非対称形の制御に対する実施例の概略図であり、第3図
は、バス線路の、導電結合された、対称形制御に対する実施例の概略図であり、
第4図は、導電的に分離された、トランスを用いた対称形の制御に対する実施例
の概略図であり、第5図は、バスとして光導波体が星形に配置されている実施例
の概略図であり、第6図はバスとして光導波体が線形に配置されている実施例の
概略図であり、第7図はメッセージの構成を示す図であり、第8図は制御フィー
ルドの構成を示す図であり、第9図はCRCフィールドの構成を示す図であり、
第10図はエラー通報の構成を示す図であり、第11図は、状態図受信モードの
フローチャートを示す図であり、第12図は状態図送信モードのフローチャート
を示す図であり、第13図は状態図エラー処理のフローチャートを示す図であり
、第14図はインターフェイスモジュールのブロック回路図であり、第15図は
、プロセス制御図であり、第16図はロードプロセスのフローチャートを示す図
であり、第17図はストアプロセスのフローチャ
ートを示す図であり、第18図はエラープロセスのフローチャートを示す図であ
り、第19図は受信/送信プロセスのフローチャートを示す図であり、第20図
は探索プロセスのフローチャートを示す図であり、第21図は割込み処理プロセ
スのフローチャートを示す図であり、第22図は優先度制御を示す略図であり、
第23図はアクセス制御の実施を説明するフローチャートを示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment for a linear bus structure, and FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment for a conductively coupled, asymmetric control of a bus line. Figure 3 is a schematic diagram of an embodiment for conductively coupled, symmetric control of bus lines;
FIG. 4 is a schematic diagram of an embodiment for symmetrical control using a conductively separated transformer, and FIG. 5 is an embodiment of an embodiment in which optical waveguides are arranged in a star shape as a bus. FIG. 6 is a schematic diagram of an embodiment in which optical waveguides are linearly arranged as a bus, FIG. 7 is a diagram showing a message structure, and FIG. 8 is a structure of a control field. FIG. 9 is a diagram showing a structure of a CRC field,
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an error report, FIG. 11 is a diagram showing a flowchart of a state diagram reception mode, FIG. 12 is a diagram showing a flowchart of a state diagram transmission mode, and FIG. FIG. 14 is a diagram showing a flowchart of a state diagram error process, FIG. 14 is a block circuit diagram of an interface module, FIG. 15 is a process control diagram, and FIG. 16 is a diagram showing a flowchart of a loading process. , FIG. 17 is a diagram showing a flowchart of the store process, FIG. 18 is a diagram showing a flowchart of the error process, FIG. 19 is a diagram showing a flowchart of the reception / transmission process, and FIG. FIG. 21 is a diagram showing a flowchart of the process, FIG. 21 is a diagram showing a flowchart of the interrupt processing process, and FIG. It is a schematic diagram showing a degree control,
FIG. 23 is a diagram showing a flowchart for explaining the implementation of access control.
Claims (1)
を相互接続する1つのバス線路とを含んでいる、車両に対するデータ処理装置の
作動方法において、前記加入者のいずれからも前記バス線路にメッセージが伝送
されるようにし、各メッセージは識別子およびACKフィールドを含んでおり、
該識別子を用いてメッセージを内容および優先度に関して識別することができ、
前記識別子が、バスアクセス期間に非破壊的なビット毎の裁定に対する優先度を
表すようにし、かつ前記加入者の残りの加入者の各加入者が前記バス線路から直
接前記メッセージを受信しかつ各加入者が前記メッセージを、該メッセージが誤
りなく受信されたかどうかかつ加入者が当該メッセージを更に処理すべきである
かどうかを決定するために前記メッセージを評価し、かつ前記メッセージが誤り
なしに受信されたときには前記残りの加入者の各加入者は前記バス線路に前記A
CKフィールドにおいて第1の優性ビットおよび第2の劣性ビットを伝送するよ
うにすることを特徴とする車両に対するデータ処理装置の作動方法。 2.識別子は、アドレス、データ、センサ信号、最終的な調整量、中間結果、同
期命令、アクションのトリガ命令を含んでいる内容を特徴付ける特許請求の範囲
第1項記載の車両に対するデータ処理装置の作動方法。 3.識別子は、回転数、回転数勾配、エンジン温度、駆動エンジンの負荷を含ん
でいる内容を特徴付ける特許請求の範囲第1項記載の車両に対するデータ処理装
置の作動方法。 4.識別子は、ロック防止装置およびスリップ防止装置からの命令データを特徴
付ける特許請求の範囲第1項記載の車両に対するデータ処理装置の作動方法。 5.データ処理装置が複数の加入者と、メッセージを転送するために前記加入者
を相互接続する1つのバス線路とを含んでいる、車両に対するデータ処理 装置の作動方法において、前記加入者のいずれかが前記共通のバス線路にメッセ
ージを伝送するようにし、各メッセージは識別子を含んでおり、該識別子を用い
てメッセージを内容および優先度に関して識別することができ、その際前記加入
者はそれぞれ各加入者によって形成されかつ管理されている識別子のリストを有
しており、該リストは前記バス線路におけるメッセージの優先度に無関係に内部
処理優先度を指定し、かつ該内部処理優先度がいずれの時点においても当該加入
者に伝送されるよう準備されるメッセージのシーケンスを決定するようにし、か
つ前記加入者のそれぞれが、前記共通のバス線路に接続されている前記加入者の
いずれかによって送出されたメッセージすべてを同時に受信しかつ評価するよう
にし、前記加入者の各加入者が前記識別子のリストに整合している識別子を含ん
でいるメッセージのみを受信しかつ更に処理するようにすることを特徴とする車
両に対するデータ処理装置の作動方法。 6.データ処理装置が複数の加入者と、メッセージを伝送するために前記加入者
を相互接続する1つのバス線路とを含んでおり、前記メッセージはそれぞれ、フ
レーム開始ビットと、識別子および制御フィールドから成るヘッド部と、データ
フィールドとしてのデータ部と、CRCシーケンスおよびCRC区切り文字を含
んでいるCRCフィールドとを有する、車両に対するデータ処理装置の作動方法
において、前記バス線路に前記フレーム開始ビットを伝送し、前記識別子を、前
記データフィールドにおいて伝送されるデータの形式を表わす名前と前記バス線
路に対するアクセス可能性を決定するための優先度として構成し、前記メッセー
ジの前記ヘッド部において固定された優先度による前記バス線路に対する使用許
可を、各送信機が前記バス線路に伝送するビットレベルと前記送信機が前記バス
において実際に検出するビットレベルとをビットレベルに基づいて比較すること
によって決定し、前記ビットレベルが同一でなければ前記バス線路上の情報を破
壊することなく前記メッセージの伝送を中止しかつ前記ヘッド部が最上位の優先
度を有しているならば前記伝送を完了し、その際前記データフィールドの後に伝
送される前記CRCフィールドは、前記フレーム開始ビットと、データフィール
ドと、CR Cフィールドとを保護し、かつ該CRCフィールドにおいて前記フレーム開始ビ
ットと反対のビットレベルであるCRC区切り文字を伝送する ことを特徴とする
車両に対するデータ処理装置に対する作動方法。 7.メッセージの優先度についてどちらが高いか余、別のメッセーシのヘッド部
に対して第1のビットを優性にすることによって決定する特許請求の範囲第6項
記載の車両に対するデータ処理装置に対する作動方法。 8.複数の加入者(第1図の1,2,…,i…,n)と、メッセージを伝送する
ために前記加入者を相互接続する1つのバス線路とを含んでいる、車両に対する
制御システム用のデータ処理装置において、各加入者において、前記バス線路を
介してデータを伝送するための直列インタフェースモジュールにおいて、前記メ
ッセージに含まれているデータを処理するための計算機装置(第14図のIMP
)と、メッセージ記憶ユニット(第14図のDPRAM)と、前記記憶ユニット
と前記計算機装置とを、それらの間でメッセージを伝送するために相互接続する
バス線路と、前記バス線路に接続するための構成要素を含んでいる、メッセージ
を伝送するための手段とを備え、その際前記メッセージ記憶ユニットは識別子お
よび制御セグメントから成る記述子と、データフィールドとを有しており、前記
メッセージのそれぞれは、ヘッド部において識別子を含んでおり、該識別子は前
記メッセージの内容および優先度を表し、該識別子において表された優先度はメ
ッセージの、前記バス線路に対する使用許可を決定しかつ該制御セグメントには
ペンディングビットが含まれており、該ペンデイングビットはバス線路上での伝
送または計算機装置における割込みルーチンがまだ完了していないことを指示す
ることを特徴とするデータ処理装置。[Claims] 1. A method of operating a data processing device for a vehicle, wherein the data processing device includes a plurality of subscribers and a bus line interconnecting the subscribers for transferring messages, the method comprising: Messages are transmitted on the bus line, each message including an identifier and an ACK field ;
The identifier can be used to identify the message with respect to content and priority,
The identifier represents a priority for non-destructive bit-by-bit arbitration during a bus access, and each of the remaining subscribers of the subscriber receives the message directly from the bus line and the subscriber said message, the message is erroneous
Evaluates the message to determine whether it has been received and whether the subscriber should further process the message, and if the message is incorrect.
Each of the remaining subscribers when received without the A
In the CK field, the first dominant bit and the second dominant bit are transmitted.
A method of operating a data processing device for a vehicle, characterized in that : 2. 2. The method according to claim 1, wherein the identifier includes an address, data, a sensor signal, a final adjustment amount, an intermediate result, a synchronization command, and an action trigger command. . 3. 2. The method according to claim 1, wherein the identifier is characterized in that the identifier includes a rotation speed, a rotation speed gradient, an engine temperature, and a load on a driving engine. 4. 2. The method according to claim 1, wherein the identifier is characterized by command data from the lock prevention device and the slip prevention device. 5. A data processing device for transmitting messages with a plurality of subscribers;
A method of operating a data processing device for a vehicle, comprising: a bus line interconnecting any of the subscribers, wherein any of the subscribers transmits a message to the common bus line, each message including an identifier. and de, it can be identified with respect to the content and priority messages using the identifier, the subscriber at that time
Each has a list of identifiers formed and managed by each subscriber.
The list is internally stored regardless of the priority of the message on the bus line.
Designate the processing priority, and at any time the internal processing priority
Determine the sequence of messages to be prepared for transmission to the
One each of said subscriber, said all common message sent by any of the subscribers connected to the bus line to receive simultaneously and so as to evaluate, each subscriber of said subscriber before Symbol Method of operating a data processing device for a vehicle, characterized in that only messages containing identifiers matching the list of identifiers are received and further processed. 6. A data processing device includes a plurality of subscribers and a bus line interconnecting the subscribers for transmitting messages, each of the messages being a file.
A frame start bit, a head part including an identifier and a control field, a data part as a data field , a CRC sequence and a CRC delimiter.
A method of operating a data processing device for a vehicle, comprising: transmitting a frame start bit on the bus line; replacing the identifier with a name indicating the type of data transmitted in the data field; A permission level for determining the accessibility to the line, the permission to use the bus line according to a priority fixed in the head unit of the message, a bit level transmitted by each transmitter to the bus line, and Determining the bit level by comparing the bit level actually detected by the transmitter on the bus based on the bit level, and transmitting the message without destroying the information on the bus line if the bit levels are not the same. Stop and the head has the highest priority Complete the transfer, this time transfer after the data field
The transmitted CRC field includes the frame start bit and a data field.
And the CRC field, and in the CRC field, start the frame.
A method of operating a data processing device for a vehicle, comprising transmitting a CRC delimiter that is at a bit level opposite to a bit level . 7. Which is higher in message priority, head of another message
7. The method according to claim 6 , wherein the first bit is determined by dominating the first bit . 8. For a control system for a vehicle including a plurality of subscribers (1, 2,..., I..., N in FIG. 1) and a bus line interconnecting said subscribers for transmitting messages. in the data processing device in each subscriber, the bus line
In serial interface module for transmitting data via, IMP of calculated center apparatus (FIG. 14 for processing the data contained in the message
), A message storage unit (DPRAM in FIG. 14), the said storage unit and said computer system, a bus line for interconnecting to transmit messages between them, for connecting to the bus line it includes components, and means for transmitting a message, where the message storage unit identifier Contact
And a data field , each of the messages including an identifier in a head portion, the identifier indicating the content and priority of the message , and a table in the identifier. The assigned priority determines the permission of the message to use the bus line and the control segment
A pending bit is included, and the pending bit is transmitted on the bus line.
Indicates that the interrupt routine in the transfer or computer unit has not yet completed
Data processing apparatus, characterized in that that.
Family
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